- •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 |
23 |
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».
24
Рис. 1.1
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 полуизогнутых 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».
Т. П. Григорьева определяет китайскую модель как «белое станет черным, черное — белым», в отличие от западноевропейской модели — «белое или черное» или индийской
—«белое есть черное, черное есть белое». Согласно китайской модели, пульсация инь
—ян не есть цель, а есть путь (Дао) к цели. По существу, это есть вечный колебательный процесс, хорошо известный в физике. Мы увидим дальше, что имеются и другие аналогии с инь и ян: например, дуализм квантовых частиц (волна или частица). В синергетическом естествознании это гармоничное взаимодействие хаоса и порядка, широкое и глубокое проявление принципа дополнительности Бора (см. п. 1.2.7), проблема «управления без управления», когда малым резонансным воздействием можно подтолкнуть систему на один из собственных и благоприятных путей самоуправляемого и самоподдерживающегося развития. Кроме того, восточная философия безусловно более правильно относится к экологическим проблемам потому, что учитывает глубокую взаимосвязь всего живого в нашем мире. Согласно такому подходу человек — лишь часть Природы, а отнюдь не хозяин, который «не ждет милостей от природы», преобразует, ломает и подчиняет ее себе. Он должен гармонично вписаться в природу, найти свою нишу в ней. Конечно, такой экологический подход гораздо чище и нравственней, чем тот, который доминирует в нашем обществе.
25
1.2.5.Взаимосвязь естественных и гуманитарных наук
Врамках данного курса гуманитариям важно понять законы гармонии мира не на субъективно-эмоциональном уровне, а на более универсальном научном языке, как, например, физика использует количественно-объективный язык математики. Для физики это совершенно естественно. Как сказал еще Г. Галилей: «Те, кто хочет решать вопросы естественных наук без помощи математики, ставят перед собой неразрешимую задачу. Следует измерять то, что измеримо, и делать измеримым то, что таковым не является». Известно и изречение Пифагора: «Все вещи суть числа». Американский физик Ф. Д. Гиббс (1839—1903) дал определение математики как языка. Применительно к физике и шире — ко всем естественным наукам это язык чрезвычайно емкий, четкий и образный. Именно на языке математики удается простым и наглядным образом выразить причинно-следственные соотношения между отдельными явлениями, что, в свою очередь, позволяет существенно увеличить знания о мире и предсказать ход событий. В этом — одна из основных задач науки.
Однако, как заметил академик РАН А. А. Марков (1903— 1973), «...математика, в сущности, наука гуманитарная, потому что она изучает то, что человек напридумывал».
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 |
24 |
Другие известные ученые и философы также подчеркивали роль математики:
«Математика — основа точного естествознания», — сказал немецкий математик Д.
Гильберт (1544—1603). Немецкий поэт И. Гёте (1749—1832) говорил, что «числа не управляют миром, но показывают, как управляется мир». Американский физик Ю. Вигнер отмечал «непостижимую эффективность математики в естественных науках», а великий итальянец Леонардо да Винчи считал, что «никакой достоверности нет в науках там, где нельзя приложить ни одной из математических дисциплин, и в том, что не имеет связи с математикой». Известная парадоксальная шутка русского теоретика Л. Д. Ландау — «Физику наших дней не обязательно знать физику, ему достаточно знать математику» — отражает тенденции роста математизации познания. Однако для гуманитарного склада мышления математика часто затрудняет восприятие смысла. Это также отмечал И. Гёте: «Математики, как французы: все, что вы им говорите, они переводят на свой язык, и это тотчас становится чем-то совершенно иным». Но это не значит, что гуманитариям следует бояться математики, не использовать ее в своих доказательствах.
26
Как сказал американский математик и кибернетик Джон фон Нейман (1903—1957),
«если люди не верят, что математика проста, то только потому, что не осознают, как сложна жизнь». Конечно, очень важно понимать, как подчеркнул английский биолог Т.
Гексли (1825—1895), что «математика, подобно жерновам мельницы, перемалывает то, что в нее засыпали». И как, засыпав плевелы, мы не получим доброкачественной муки, так и, построив неправильную физическую модель, мы не получим правильного ответа, какой бы математикой мы ни пользовались.
Многие выдающиеся представители и того, и другого подхода отчетливо осознавали необходимость привлечения дополнительной, так сказать, культуры. «Среди конкурирующих научных гипотез истинной следует признать ту, из которой вытекают более гуманитарные, нравственные выводы», — сказал один из основателей квантовой механики В. Гейзенберг, получивший, кстати, начальное классическое гуманитарное образование. Автор теории относительности немецкий физик А. Эйнштейн (1879—1955) неоднократно заявлял, что он научился у Φ. Μ. Достоевского больше, чем у любого физика. Поэт А. Одоевский (1802—1839) подчеркивал, что «европейский рационализм лишь подвел нас к вратам истины, но открыть их он не может». Индийский писатель-
гуманист Рабиндранат Тагор (1861—1941) ставит вопрос более широко: «Если мы закроем дверь перед заблуждением, то как туда войдет Истина». А известный немецкий физик М. Борн (1882—1970) сказал: «Человеческие и этические ценности не могут целиком основываться только на научном мышлении».
Таким образом, подобно нашим предшественникам, мы сейчас приходим к необходимости целостного видения мира. Курс «Концепции современного естествознания» действительно должен стать синтезом мудрости древних цивилизаций, гуманитарных и естественных наук, путем к пониманию природы, человека и общества. Кроме того, сейчас, на новом этапе осознана принципиальная неустранимость роли человека, как наблюдателя и интерпретатора эксперимента. «Мы являемся одновременно и зрителями, и актерами», — говорил датский физик Н. Бор. Американский физик Уиллер считает, что мы не просто наблюдатели, а соучастники. Можно сказать, что актуален лишь целостный подход: природа + человек. Но это полностью отвергала классическая физика, которая разделяла объективные измерения и субъективные восприятия человека и стремилась уменьшить погрешности измерения и тем самым увеличить их точность.
27
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 |
25 |
Вернер Гейзенберг
В.Гейзенберг (1901—1976)— немецкий физик — теоретик, лауреат Нобелевской премии 1932 г. за создание квантовой механики, применение которой привело, в частности, к открытию аллотропных форм водорода. Для объяснения квантовых скачков В. Гейзенберг разработал специальный матричный математический аппарат, что давало возможность представлять реальные физические величины числовыми таблицами — матрицами и существенно упрощать решение теоретических проблем физики атома. Атомная механика Гейзенберга стала называться матричной механикой. В дальнейшем разработанная Э. Шрёдингером волновая механика и матричная механика Гейзенберга оказались эквивалентными, и в научной литературе сейчас стали применять общий термин «квантовая механика».
Согласно соотношению неопределенности движение электрона (впрочем, как и всех других микрочастиц) не может быть связано с определенной траекторией, поскольку для этого необходимо в каждый момент времени знать его положение в пространстве и импульс. Отсюда следует, что говорить об электронных орбитах в боровском понимании этого понятия уже нет смысла. Известен такой любопытный факт (типичный для нашего времени), как один студент спросил Н. Бора, автора планетарной модели атома: «Правда ли были такие дураки, которые думали, что электроны движутся по орбитам?»...
Есть предположение, что В. Гейзенберг не способствовал продвижению разработок по созданию немецкой ядерной бомбы, к работе над которой его привлекло руководство нацистской Германии во время Второй мировой войны. Это могло быть связано и с его моральными убеждениями, тем более что о ходе этих работ он ухитрялся сообщать своим американским коллегам-физикам.
При переходе к изучению микромира квантовая физика со своим принципом неопределенности опровергла это положение. Вот как оценивал сложившуюся ситуацию В. Гейзенберг: «Оказалось, что мы больше не способны отделить поведение частицы от процесса наблюдения. В результате нам приходится мириться с
28
тем, что законы природы, которые квантовая механика формулирует в математическом виде, имеют отношение не к поведению элементарных частиц как таковых, а только к нашему знанию о них». В квантовой механике было установлено соотношение:
р • х ≥ h,
где р — изменение импульса квантовомеханической частицы, а х — изменение ее координаты1.
Это соотношение было сформулировано в 1927 г. в виде принципа неопределенности В. Гейзенбергом.
Согласно соотношению Гейзенберга, мы выигрываем в измерении одного параметра, но проигрываем в измерении другого. Это, не зная в сущности квантовых представлений в физике, отмечали еще древние греки. Так, Аристотель в «Этике» писал: «При рассмотрении любого предмета не следует стремиться к большей точности, чем допускает природа предмета». Писатель В. А. Набоков говорил: «То, что полностью контролируемо, никогда не бывает реальным. То, что реально, никогда не бывает вполне контролируемым». Схожие мысли высказывали и представители естественно-научной компоненты естествознания. Так, А. Эйнштейн отмечал: «Пока математические законы описывают действительность, они не определенны, когда они перестают быть неопределенными, они теряют связь с действительностью». И. Р. Пригожин
Горбачев В. В. Концепции современного естествознания:—М.: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21 век»: ООО «Издательство «Мир и Образование», 2003. — 592 с: ил.