1shipunova_o_d_istoriya_i_metodologiya_nauki

различается равновесное и неравновесное состояние, а также равновесные и неравновесные структуры.

3. В природе преобладают открытые системы, обменивающиеся веществом, энергией, информацией с окружающим миром, абсолютно замкнутых систем нет. В неживой природе рассеивание и преобразование системой поступающей энергии может приводить к упорядоченным структурам. В живой природе обмен веществом, энергией и информацией со средой обитания позволяет эволюционировать системам от простого к сложному, разворачивать программу роста организма из клетки-зародыша.

Общие мировоззренческие основания теоретического описания явлений составляют положение об универсальности согласованных процессов в природе и принцип вероятного детерминизма. Ключевыми понятиями выступают: хаос, порядок, неустойчивость, нелинейность, открытость, флуктуация, бифуркация. Формальное описание эволюции сложной динамической системы и группы систем опирается на представление о фазовом пространстве и математические методы факторного анализа.

Теория самоорганизации выявляет единый алгоритм перехода от менее сложных и неупорядоченных состояний к более сложным и упорядоченным. Ее теоретичпской базой выступают: физика когерентных (согласованных) процессов (Г.Хакен) и неравновесная термодинамика (И. Пригожин).

Представления, развитые в теории нелинейных динамических систем, отождествляют самоорганизацию со способностью к разнообразному, сложному, но адекватному внешним воздействиям поведению, которое интерпретируется как скачкообразный переход (бифуркация) системы из одного состояния в другое.

По определению Г.Хакена, самоорганизация – спонтанное образование высокоупорядоченных структур из зародышей или даже хаоса, спонтанный переход от неупорядоченного состояния к упорядоченному за счет совместного, кооперативного (синхронного) действия многих подсистем. Упорядоченность возникает через флуктуации, устойчивость – через неустойчивости. Хаотическое состояние содержит в себе неопределенность, вероятность и случайность, которые конкретизируются понятиями информации и энтропии. Фундаментальным понятием в описании процессов самоорганизации становится вероятность.

Синергетическая парадигма определяет новую модель системного исследования и формального описания природных явлений, которая

241

открывает перспективу построения единой науки о закономерностях эволюции сложных систем неорганической и органической природы. Особую роль в этой системной модели играет принцип нелинейности, который разграничивает две фазы в жизни сложной самоорганизующейся системы (два алгоритма развития):

1)линейная фаза представляет собой однонаправленное изменение, которое обнаруживает четкую закономерность, ее можно точно рассчитать и на этой основе дать прогноз будущих состояний системы;

2)нелинейная фаза представляет собой кризисное состояние, которое характеризуется возможностью только вероятного прогноза некоторого множества будущих возможных состояний.

Подчеркивается относительность микро- и макроуровней жизни самоорганизующейся системы. Взаимосвязь уровней играет решающую роль в эволюции системы. Рождение порядка трактуется как рождение коллективных макродвижений (и новых макростепеней свободы) из хаотических движений микроуровня, трансформация которых и выливается в новый порядок. Развивается идея создания теоретической картины эволюционноисторического развития мирового единства (от Большого Взрыва до образования химических элементов, звезд и планет, и далее - до сложных органических соединений, клетки, экосистем живой природы, вплоть до человека и социума).142

3.2 Междисциплинарный принцип системности в формировании научной картины мира

В становлении междисциплинарной картины мира на основе принципа системности решающее значении сыграло учение В.И.Вернадского о биосфере. Ключевые положения концепции биосферы:

1.Трактовка живого вещества как совокупности (единой системы) всех растительных и животных организмов планеты, которая выступает естественным компонентом земной коры, наряду с минералами и горными породами.

2.Выделение геологической роли живого вещества планеты. Согласно В.И.Вернадскому, в прошедшие геологические эпохи живое вещество по уровню своей геологической активности сопоставимо лишь с радиоактивными минералами Земли. В качестве основных свойств живого вещества Вернадский выделил: массу (вес), геохимическую энергию и химический состав, - которые в совокупности определяют интенсивность его важнейших

142 Эбелинг В., Энгель А., Файстель Р. Физика процессов эволюции. Синергетический подход. М., 2001

242

геологических функций (газовую, концентрационную, окислительновосстановительную, метаболическую).

3. Основные формы существования живого вещества представляют собой системные объекты: пленки - в океане (например, планктонная и донная); сгущения - в атмосфере, гидросфере и в пограничных областях (области приливов и отливов, прибрежные морские и океанические территории, а такжеьозера, пруды, реки, грунтовые воды, болота, торфяники, леса, степи, луга); разрежения - в атмосфере (воздушное пространство в горах), в гидросфере (нижние слои некоторых морей, ледяные покровы) и в литосфере (пустыни различных типов, ледники, пески, скалистые обнажения). Разрежения разбросаны среди сгущений живой природы и взаимодействуют с ними. Сгущения одного типа переходят в другие (лес/степь) или происходит видоизменение сгущений (хвойный лес/лиственный лес).

Строение и состав живого вещества представляет собой единство живого и косного, биогенного и абиогенного, живого и мертвого.143 В структуру живого вещества входят: 1) сами живые организмы, 2) их жизненная среда - та часть косной (абиотической) природы, жидкой, твердой и газообразной, необходимая для поддержания жизнедеятельности организмов; 3) выделения живых организмов (газы, пот, экскременты), находящиеся в земной коре; 4) отмершие и отмирающие части организмов, трупы и их остатки на земной поверхности (которые насыщены разнообразными организмами и микроорганизмами, до конца использующими отмершие ткани).

Понятие живого вещества, введенное Вернадским, не отменяло традиционную в биологии классификацию видов живой природы, а дополняло ее новым системным содержанием. Если традиционная систематика основывалась на единстве клеточной структуры живого, и строилась структурно (начиная с одноклеточных), то у Вернадского систематизация живого строится на биогеохимической основе, а его единство обеспечивается обменными процессами в биосфере. Живое вещество проявляет себя на всех уровнях биологической организации и в пределе охватывает всю живую материю Земли.

Согласно системному биокосмическому принципу Вернадского необходимо рассматривать живую природу Земли как целостную систему, взаимодействующую с вещественно-энергетическими процессами, протекающими в земных, околоземных и отдаленных пространствах Космоса.

143 Вернадский В.И. Биосфера. М., 1967.

243

Такое обобщение, вводя новые функциональные системы в виде обменных циклов (биогеоценозов), позволяло рассматривать биосферное единство в его внутренних и внешних взаимосвязях.

Предметом исследования в естествознании становится биосфера как целостная эволюционирующая и поддерживающая себя система, которая характеризуется устойчивостью, взаимосвязью систем и состояний разного уровня, качества и состава. Геологическая роль живого вещества (выступающего особым химическим агентом) связана с его чрезвычайной активностью. Живое вещество не просто приспосабливается к внешней среде, а само формирует эту среду, преобразуя ее в свою среду обитания. Приспосабливая косную среду к себе, живое вещество создает благоприятные условия для максимального проявления своих геохимических возможностей. Для достижения этого эффекта необходимо, чтобы отношения между организмами и их сообществами характеризовались не только взаимной конкуренцией и борьбой, но также и сотрудничеством и взаимопомощью. В целом биосферное единство в его феноменальной устойчивости характеризуют взаимодополняющие трофические (пищевые) связи и круговорот живого вещества. Примером геохимической активности живого вещества выступает атмосфера, которая является следствием геохимической деятельности растительного мира, играющего также роль связующего звена живого вещества Земли с Космосом.

Учение о живом веществе и биосфере в настоящее время служат фундаментальными теоретическими основаниями биогеохимии, а также тех уже существующих и вновь возникающих наук о Земле, которые принято называть науками биосферного цикла: биоэкологии, биогеоценологии, экологической биогеографии, биогеология, геогигиены, медицинской экологии, геохимической экологии, морской биологии и др.

Расширением биосферного принципа выступает системно-генетический принцип, который подчеркивает реальность скрытых системных условий, закономерно направляющих динамику самоорганизующейся системы, и их роль в рождении нового порядка. Жизненное пространство, образующее макроуровень жизни системы, очерчено единством системных условий, которые с точки зрения элементов самой системы (микроуровня) воспринимаются как априорные ограничения. Изменение системных макроусловий оказывается эволюционным фактором, требующим кардинальной перестройки системы. Новая структура и ее новые свойства вроде бы не имеют видимых оснований. Такой характер возникновения

244

специфических для новой целостности свойств в истории мысли получил название эмерждентной эволюции. Наглядный пример принципа эмерждентности дает принцип действия калейдоскопа. В этом же ключе развиваются представления о системной детерминации в современной биологии.

Междисциплинарный принцип системности и принцип самоорганизации выступают концептуальным основанием в формировании мировоззренческой позиции глобального эволюционизма, утверждающей всеобщий характер эволюции во Вселенной.

3.3 Глобальный эволюционизм

История становления глобального эволюционизма связана с проблемой обоснования антропного принципа, выдвинутого в физике в 60-х гг. XXв., а также с распространением эволюционного подхода в системе естествознания. Слабый антропный принцип подчеркнул неслучайность физических характеристик Вселенной. Выдвижение сильного антропного принципа, согласно которому Вселенная находится в непрерывном процессе эволюции, и появление в ней жизни и разума – закономерный результат этого процесса, - определило стратегию глобального эволюционного подхода к структурной организации Вселенной.

Естественнонаучные основания глобального эволюционизма составили: эволюционные теории в биологии, учение о живом веществе и биосфере, эволюционные теории в космологии, в частности теория Большого взрыва и ее подтверждения (явление красного смещения, реликтовое излучение), теория самоорганизации.

Общими (философскими) основаниями междисциплинарной концепции глобального эволюционизма выступили: принцип детерминизма в современной интерпретации вероятностного детерминизма и макродетерминизма, а также идея развития мира и всеобщей взаимосвязи явлений (впервые высказанная в XIXв. в учении диалектического материализма).

Главный тезис глобального эволюционизма: все познанная история Вселенной как самоорганизующейся системы от Большого взрыва до возникновения человечества представляет собой единый процесс развития, который характеризуется преемственностью механизмов космической,

химической, биологической и социальной эволюции.

Эволюционное развитие в этом контексте понимается как закономерно направленный процесс необратимых качественных изменений мирового

245

единства. В отличие от эволюционной теория в биологии, только констатирующей определенную преемственность человека в ряду животного мира природы, но не объясняющей необходимости появления человека и социума, в глобальном эволюционизме утверждение закономерности появления человека – принципиальная исходная позиция, определяющая программу поиска механизмов согласования разных типов эволюции: от космической – до социальной.

Взависимости от схемы анализа единого эволюционного процесса: по «восходящей» линии (от элемента – к сложно организованным системам) или по «нисходящей» линии (от единой гармонии Вселенной или от самой сложной формы материальной самоорганизации – к элементарным структурам), - различают две позиции.144 В первом случае глобальный характер эволюции прослеживается от уровня элементарных структур и процесса самоорганизации в чистом виде (например, вихревые образования) до сложных иерархически организованных систем в природе и обществе. Утверждается, что генетическое и структурное единство эволюционного процесса определяется низшими уровнями самоорганизации материи. Другую линию анализа предложил Пьер Тейяр де Шарден, полагая, что генетическое и структурное единство эволюционных процессов определено высшими уровнями самоорганизации материи. Представление о человеке как своеобразном «ключе» не только к анатомии обезьяны, но и к универсуму Вселенной, косвенно развивает и сильный антропный принцип, в соответствие

скоторым тонкая подстройка Вселенной определена закономерностью и необходимостью появления на определенном историческом этапе разумного наблюдателя.

Вглобальном эволюционизме термин «эволюция» содержательно отличается от сходных понятий изменения и развития. Эволюция связывается

споявлением принципиально новых, ранее не имевшихся параметров или систем. Развитие связывается с появлением новых признаков системы, которые, однако, не являются принципиально новыми для мирового единства. Появление клетки как основы живой природы, например, - эволюционное явление, но обменные процессы, а также процессы, происходящие при рождении каждой отдельной клетки, изменения в результате ее деления, описываются термином «развитие». Категория «изменение» указывает на процессы, происходящие без появления новых определений. Например,

процессы, происходящие в современных астрономических объектах,

144 Миклин А.М. Эволюционная теория: век XX. СПб., 1999.

246

представляются в терминах изменения и развития (движение планет Солнечной системы, циклы Солнечной активности и т.д.). Эволюционное формирование наблюдаемых космических тел и образований произошло на определенном этапе развития Вселенной. Сейчас мы наблюдаем лишь изменение их параметров. То же можно сказать о геологических системах.

После завершения эволюционного этапа система изменяется, но ее изменения не носят эволюционного характера. Постоянно эволюционирующей системой выступает только мир в целом. Отдельные эволюционные процессы: на космическом, уровне, геологическом, химическом, биологическом, социальном – представляются собой частные реализации глобальной эволюции мира на разных временных этапах истории Вселенной.

Вкачестве эволюционирующих систем выделяются только две: весь Мир

иформа движения, являющаяся авангардом. Глобальная эволюция Мира отличается от эволюции отдельных систем своей непрерывностью и переносом процесса эволюционных изменений с одного вида движения на другой. Эволюционный процесс в отдельной системе необходимо заканчивается при достижении некоторого равновесного состояния, а эволюция продолжается в последующем виде движения. В авангардной форме движения всегда можно выделить эволюционный параметр, который непрерывно изменяется и связан с появлением новых характеристик и определений данного типа движения. Этот параметр относится к эволюционирующей системе в целом. Например, на уровне социальной эволюции, он относится к единому социуму, а не к расцвету и упадку отдельных государств.

Позиция глобального эволюционизма регламентирует преемственность типов эволюции на основании временности эволюционного развития той или иной системы. Геологическая система была авангардом эволюции на определенном этапе эволюции Мира и завершилась образованием геологических структур и физического мира Земли. На предыдущем этапе, в результате космической эволюции возникла структурная Вселенная. Возникновение биологических систем также было возможно на конкретном этапе, при конкретных физических параметрах, которые невозможно восстановить в данный момент.

Глобальный эволюционизм подчеркивает, что в рамках каждой научной системы, объясняющей и изучающей ту или иную форму движения, должен

247

противоречиям, которые разрешаются при переходе к следующему этапу или следующей системе.

Теоретические посылки глобального эволюционизма можно свести к следующим положениям.

1.Эволюция предстает как процесс движения Мира через самоопределение нового порядка, как поэтапное возникновение новых равновесных состояний.

2.Научные теории, относящиеся к отдельным видам движения, принципиально несводимы. Появление основных видов взаимодействий происходит в эволюционной (временной) последовательности.

3.Адекватное принципиальное описание мировых взаимодействий и форм движения, может дать не единая система уравнений, а математический аппарат, содержащий элемент развития. Если некая система уравнений описывает определенные процессы, то в ней должен быть параметр, при изменении которого, система становится неоднозначной – появляются противоречивые решения. Введение нового параметра, компенсирующего противоречивые решения, приводит уже к другой системе уравнений, которая не сводится математическими преобразованиями к предыдущей и описывает уже другой тип процессов.

4.Антропный принцип, который формулируется как:

Слабый антропный принцип: разум – один из видов мирового движения. Его носителем выступает социальная система.

Сильный антропный принцип: разум – обязательный этап эволюции Мира.

Финалистский антропный принцип: разумная форма движения Мира – неотъемлемый этап, определяющий его дальнейшее развитие. Во Вселенной должна возникнуть разумная обработка информации и, раз возникнув, она никогда не прекратится.145

Картина мира в глобальном эволюционизме опирается на положение об универсальной взаимосвязи неживой, живой и социальной форм материальной самоорганизации. При этом эволюционирующими формами выступают:

- на уровне неживой природы: физический вакуум, элементарные частицы, вещество Вселенной (лептоны, барионы, излучение), космические тела (звезды, ассоциации, галактики, планеты), в частности, Земля и ее физический и органический мир;

145 Barrow J.D., Tipler F.J. The anthropic cosmological principle. Oxford, 1986

248

-на уровне живой природы: переходные макромолекулярные образования, ткани, органы, организмы, популяции, виды, биоценозы, биосфера в целом.

-на уровне социальной формы материи: племя, нация, этнос – на культурном уровне самоорганизации, сами традиционные культуры – на межкультурном, социальном уровне, а также весь социум – на биосферном и ноосферном уровне.

Вселенная предстает в виде трех взаимосвязанных, но различающихся универсальными характеристиками уровней целостности: мегамира, макромира и микромира.

Термином микромир обозначают уровень материальной самоорганизации, который характеризуется предельно малыми параметрами, в частности, планковскими единицами длины и времени, постоянной Планка, имеющей энергетический смысл, длинами волн де Бройля. Объекты микромира - элементарные частицы, кванты полей, квантовое поле, физический вакуум. При этом среди элементарных частиц выделяют частицы вещества (фермионы) и бозе-частицы (бозоны). Все фермионы имеют полуцелое (1/2 или –1/2) значение спина (фундаментальной характеристики частицы, связанной с ее собственным вращением). Поведение частиц, тождественных фермионам, описывает статистика Ферми-Дирака. Для таких частиц действует запрет Паули, согласно которому две тождественные частицы с полуцелым спином (1/2) не могут находиться в одном состоянии. Ферми-частицы (частицы вещества) делятся на кварки и лептоны, которые приняты за далее неделимые бесструктурные элементарные частицы вещества.

Элементарные частицы с целочисленным значением спина (1 или 2) называют бозе-частицами (бозонами). Их состояние не подчиняется принципу Паули, а поведение описывает другой статистический закон - закон Бозе – Эйнштейна. Любое количество бозонов может находиться в одном состоянии.

Всовременной физике фермионы и бозоны рассматриваются как частицы различной природы. Ферми-частицы выступают частицами вещества, бозечастицы – квантами полей. При этом среди бозонов выделяют векторные бозечастицы со спином 1 или 2, с которыми связывает фундаментальные калибровочные симметрии, и скалярные бозе-частицы с нулевым спином, природу которых усматривают в физическом вакууме – состоянии с нулевым средним значением энергии всех физических полей.

249

Представление об эволюции на уровне микромира связано с этапами изменения исходной праматерии в ходе космической эволюции. Одной из гипотез, раскрывающих механизм эволюции микромира, выступает представление о суперсиле как некоем едином типе взаимодействия, предшествующем трем наблюдаемым в настоящее время типам взаимодействий: гравитационным, сильным ядерным и электрослабым.146

Под мегамиром понимается уровень целостности Вселенной, структурные составляющие которой характеризуются размерами, намного превышающими размеры Земли. Основной единицей измерения скоростей и расстояний в мегамире выступает скорость света. Пространственные параметры мегамира измеряются в парсеках, световых годах, астрономических единицах.

Материя на уровне мегамира выступает в виде космического вещества (лептоны, барионы, излучение, а также межзвездный газ и межзвездная пыль), космических тел (звезды, планеты, кометы, метеориты, астероиды и пр.) и космических образований (звездных систем и ассоциаций, галактик и их скоплений). Галактики представляют собой гигантское скопление звезд, имеющее общий центр тяготения. В среднюю галактику входит от 100 до 150 млрд. звезд. Галактики объединяются в группы. Скопления и сверхскопления галактик образуют ячеистую структуру Вселенной, напоминающую пчелиные соты. Ячейка, представляющая собой сверхскопление галактик – самое крупное структурное образование мегамира. Конечная ступень в иерархической организации звездных систем и галактик – Метагалактика, в которую входит порядка 100 млрд. галактик.147

Основными видами взаимодействий в мегамире выступают гравитационные и электромагнитные взаимодействия (излучения разных длин волн). Средний энергетический уровень для мегамира представлен температурой порядка 1 млн. градусов по абсолютной шкале Кельвина.

Фундаментальные физические константы мегамира: скорость света (с = 3.10 8 м/с), гравитационная постоянная (G = 6,67 ·10–11 Н·м2/кг2), масса и заряд электрона, масса и заряд протона. Помимо указанных констант современная космология выявила еще ряд универсальных физических и характеристик мегамира, сохраняющих свое постоянное значение. Например, установлено, что во Вселенной на один протон приходится миллиард фотонов. Космическое отношение числа фотонов к числу протонов: S = 109, - играет важную роль в

146Девис П. Суперсила. М.,1989.

147Редже Т. Этюды о Вселенной. М., 1985; Воронов П.С. Человек и Земля в структуре Вселенной. Л., 1988.

250