Geum.ru

Концепции Современного Естествознания

Вид материалаДокументы

Содержание


Белые карлики
Бор Нильс Хендрик Давид
Бэкон Френсис
Подобный материал:
1   ...   8   9   10   11   12   13   14   15   ...   21

Аристотель (384 – 322 до Р.Х.) – один из величайших мыслителей античности, внесший принципиальный вклад в философию, логику и естествознание, оказавший огромное влияние на европейское мышление. Родился в г. Стагире, с 367 по 347 годы учился в академии Платона в Афинах, с 343 по 335 годы был воспитателем Александра Македонского, в 335 возвратился в Афины и основал свою философскую школу. Подход Аристотеля к познанию мира в целом соответствует современным критериям научности, поскольку он считал, что видимый нами внешний мир является реальностью, независимой от человека, а наши представления о нем основаны на абстракциях, выводимых из наблюдений над объектами природы по принципу общности характерных черт и принадлежности к одному классу явлений.

Аристотель одним из первых осознал и поставил ряд важнейших вопросов естествознания и философии, однако сам он не реализовал последовательно свои собственные принципы познания, и натурфилософия Аристотеля в своей основе осталась умозрительной и созерцательной, не основанной на непосредственных измерениях наблюдаемых явлений. Это привело его к ряду ошибочных утверждений по многим вопросам естествознания, тормозивших долгое время развитие европейской науки, в частности, к ошибочным выводам о природе движения (скорость тела зависит от приложенной силы, тогда как на самом деле, согласно второму закону Ньютона, от силы зависит ускорение) и о закономерностях свободного падения тел (тела падают потому, что стремятся занять идеальное положение в мире – центр мира, причем тяжелое падает быстрее, чем легкое. На самом же деле, согласно опытам Галилея, все тела, брошенные с одинаковой высоты, падают с равной скоростью). На основании таких представлений Аристотель обосновал и построил геоцентрическую систему мира, которая, хотя и обладала таким достоинством, как очевидность, и более или менее соответствовала данным астрономических наблюдений, базировалась на научном заблуждении, относительно закономерностей падения тел.

Дело в том, что по логике Аристотеля получается, что самое тяжелое тело – Земля никуда не падает, поскольку, если бы она падала (т.е. стремилась к центру мира), то более легкие предметы отставали бы от неё. А поскольку этого не происходит, то естественно предположить, что Земля в своем падении уже достигла центра мира, а все прочие тела (планеты и светила) распределились вокруг неё и движутся по идеальным круговым траекториям. Это утверждение было логически непротиворечивым и обоснованным, базирующемся на очевидном и повседневном опыте (т.е. как бы статистически достоверным и, следовательно, вполне убедительным), поэтому, многие греческие философы и астрономы не приняли построения своего современника Аристарха Самосского (ок. 320 – 250 до Р.Х.), предложившего гелиоцентрический вариант системы мира на основании того, что (как он геометрически доказал) Солнце по размерам больше Земли, и значит меньшее тело должно вращаться вокруг большего, а не наоборот. С этим революционным утверждением, подрывавшим основы всей античной парадигмы мышления, по всей видимости, также не согласились бы Евдокс, Платон, Гераклид, сам Аристотель и многие др., - таким образом, античная космологическая революция не состоялась.

Крупные древнегреческие астрономы Аполлоний (262 – 190 до Р.Х.), Эратосфен (ок. 276 – 194 до Р.Х.) и особенно Гиппарх (ок. 185 - 125 до Р.Х.), применивший систему эпициклов для повышения точности этой модели, наоборот, продолжали развивать и уточнять уже существующую геоцентрическую модель мира, окончательно завершенную выдающимся античным астрономом и математиком Клавдием Птолемеем (ок. 90 – ок. 160). Эта модель в окончательном виде содержала 77 эпициклов и, следовательно, была весьма громоздкой. Тем не менее, она просуществовала до середины 16 века, в целом удовлетворяя практическим требованиям астрономии и навигации.

Следует отметить, что и гелиоцентрическая система мира Коперника, с которой началась первая европейская научная революция (1543 год), была основана не столько на научных наблюдениях и логических выводах, сколько, в значительной мере, на метанаучных (мифологических и эстетических) соображениях, и вызывала у большинства его современников резкое неприятие, а фундаментальное для геоцентрической системы заблуждение Аристотеля, относительно свободного падения тел, было опровергнуто только в 1587 году Галилеем на основании прямого эксперимента. Само же понятие эксперимента (планомерного эмпирического метода исследования), ставшего затем одной из фундаментальных философских основ методологии познания природы, со всей определенностью было сформулировано и того позже знаменитым английским философом Френсисом Бэконом («Новый Органон», 1620 г.). Так что для осуществления космологического переворота Коперника-Кеплера потребовались сдвиги в европейском мышлении общепарадигмального масштаба.

Тем не менее, несмотря на ряд принципиальных заблуждений по многим вопросам естествознания, значение Аристотеля для развития европейской науки очень велико, т.к. он впервые подошел к проблеме построения картины мира как целостной системы, основанной на внутренне присущей ей целесообразности, а полемика с его идеями всегда служила двигателем в процессе познания природы.


Астероиды – (звездоподобные), малые планеты, находящиеся в пределах Солнечной системы (в основном, между Марсом и Юпитером в т.н. поясе астероидов), имеющие размеры в поперечнике от 1 до 1000 км. По одной из версий теории строения Солнечной системы пояс астероидов состоит из осколков планеты Фаэтон, разрушенной в результате космической катастрофы «местного значения». Эта гипотеза, высказанная в конце 18-го века немецким астрономом Ольберсом и пользовавшаяся некоторое время популярностью, в настоящее время считается необоснованной, поскольку противоречит некоторым достоверным астрофизическим фактам, касающимся относительного времени образования планет. Периодическими падениями на Землю крупных астероидов, приводящими к коренному изменению климатических условий на планете, сторонники теории катастроф (например, французский натуралист Ж. Кювье (1769 – 1832) и др.) объясняют важнейшие закономерности эволюции земной биосферы.

Так, например, вымирание динозавров в результате наступившего длительного похолодания и последующей перестройки всей биосферы, произошедших по геохронологической шкале примерно 65 млн. лет назад, связываются с падением на Землю огромного астероида, образовавшего при столкновении впадину в земной коре, известную как Мексиканский залив. В результате грандиозного удара астероида о поверхность Земли в небо поднялось огромное количество мелкой пыли, закрывшей доступ энергии солнечных лучей, следствием чего и было глобальное понижение температуры, несовместимое с физиологией динозавров. Повсеместно освободившиеся биологические ниши постепенно заняли более приспособленные предки современных млекопитающих видов (в том числе и человека), и это вывело эволюционный биологический процесс на новую траекторию.


Аттрактор – притягивающее множество решений некоторого дифференциального уравнения или системы уравнений, моделирующих какой-либо динамический процесс, на стадии асимптотически устойчивого состояния. Понятие аттрактора введено в математику выдающимся французским математиком и философом Анри Пуанкаре для анализа поведения траекторий развития динамических систем, но не в области переходных процессов, где математические закономерности могут быть весьма сложными и неоднозначными, а на асимптотической стадии процесса (установившийся режим) в т.н. фазовом пространстве, переход в которое достигается при исключении времени из полученных решений.

Например, уравнение идеального маятника без трения имеет в качестве притягивающего множества решений в фазовой плоскости «смещение-скорость» эллипсы с параметрами, зависящими от начальных условий (периодический аттрактор). В реальном случае при наличии трения и, следовательно, потерь начальной энергии колебательной системы (осциллятора), аттрактором становится точка, в которую приходит спиральная фазовая траектория движения системы в процессе затухающих колебаний (точечный аттрактор). Эти два типа аттракторов допускают описание процесса эволюции динамических систем детерминированным образом, - т.е. возможно точное математическое выражение уравнения фазовых траекторий и однозначное предсказание путей развития таких внутренне устойчивых систем. Т.е. обычный, так сказать, классический аттрактор – это конечная точка или предельный цикл, описывающие финальное состояние, к которому приходит траектория развития любой системы в фазовом пространстве.

В последние годы в теории сложных неравновесных процессов при помощи компьютерного моделирования были открыты т.н. странные аттракторы, соответствующие некоторому множеству точек, являющихся решением модельных уравнений, описывающих поведение сложных систем. Это математические образы детерминированных непериодических процессов, для которых невозможен долгосрочный прогноз, - т.е., хотя система в своем саморазвитии движется от одной точки к другой вполне детерминированным образом, траектория такого движения с течением времени настолько запутывается, что становится невозможным предсказать результат процесса саморазвития системы в целом. Оставаясь в пределах некоторой конечной области, эти траектории постепенно заполняют пространство самым хаотическим образом, порождая фрактальные структуры, т.е. в отличие от линии или поверхности, странные аттракторы характеризуются не целыми, а дробными размерностями, которые свойственны объектам т.н. фрактальной геометрии. (См. Лаплас, Пригожин, Синергетика).


Беккерель Антуан Анри (1852 – 1908) – французский физик, открывший явление радиоактивности. Родился в Париже, в 1874 году окончил Парижскую Политехническую школу. С 1876 года работал в ней лектором, а с 1895 года – стал профессором этой школы. Изучая явления фосфоресценции и люминесценции различных веществ и действие их на фотопластинки, открыл в 1896 году неизвестное проникающее через непрозрачные преграды излучение, самопроизвольно испускаемое солями урана и не имеющее никакого отношения к явлению люминесценции, которое возникает как послесвечение некоторых веществ, в результате предыдущего их облучения потоком света. Это открытие явления естественной радиоактивности стало началом последующей научной революции ХХ века (сравнимой по своим масштабам только с гелиоцентрической революцией Коперника 16 века), в корне изменившей всю картину мира (Нобелевская премия за 1903 год).

В дальнейшем Беккерель изучал эффекты, связанные с взаимодействием уранового излучения с веществом, электрическими и магнитными силами, и первый измерил соотношение массы и электрического заряда бета-лучей, входящих в состав этого излучения. Совпадение этого параметра с таким же, полученным для катодных лучей, позволило после открытия выдающимся английским физиком Дж. Дж. Томсоном (1856 – 1940) электрона (из которых состоят катодные лучи) идентифицировать бета-частицы как поток электронов, самопроизвольно испускаемых ядрами радиоактивных изотопов. В 1901 году Беккерель, независимо от другого выдающегося французского физика Пьера Кюри (1859 – 1906), обнаружил биологическое действие проникающей радиации и способность её ионизировать газ.


Белые карлики - звезды, имеющие массу порядка солнечной при радиусе около 1% от радиуса Солнца. Средняя плотность вещества таких звезд очень велика и достигает 105 – 106 г/см3. Они обладают низкой светимостью, - в десятки тысяч раз меньше солнечной. Белые карлики рассматриваются в астрофизике как заключительная стадия эволюции звезд типа Солнца, которое, по современным представлениям, уже просуществовавшее около 5 миллиардов лет, в результате выгорания в термоядерных реакциях легких элементов (водорода и гелия) само достигнет такого состояния еще примерно через 5 миллиардов лет. Это должно привести к катастрофической перестройке всей планетарной структуры Солнечной системы и в этом смысле привести к завершению ее существования.


Бифуркация - раздвоение траектории, описывающей решение нелинейных дифференциальных уравнений или уравнений в частных производных при соответствующих значениях параметров задачи. В более общем случае – скачкообразное приобретение резко отличающихся от предыдущих и от друг друга свойств, доминант поведения или путей развития сложными самоорганизующимися системами после прохождения ими некоторой точки (т.н. точки бифуркации, или точки ветвления), при непрерывном и небольшом изменении некоторых ключевых для данной системы параметров (т.н. параметров порядка).

Простым примером может служить задача об определении направления отскока упругого шарика, падающего на острие, или о направлении прогиба стоящей под прямым углом балки под действием вертикальной силы, или вопрос, в какую сторону упадет неустойчиво стоящий на торце стержень. В некоторый критический момент, когда, например, от избытка возмущающих сил (балка) или при неустойчивом равновесии (шарик и стержень), система подходит к пределу устойчивости, она оказывается как бы перед выбором, по какому пути пойдет дальнейшее развитие, - это т.н. предбифуркационное состояние, характеризующееся крайней внутренней неустойчивостью. В этом случае для такой системы решающим фактором перемен и выбора нового пути развития - «траектории судьбы» может стать любое случайное, даже очень слабое влияние, непредсказуемое заранее.


Бор Нильс Хендрик Давид (1885 – 1962) – выдающийся датский физик-теоретик, один из создателей физики микромира, основатель и директор Копенгагенского Института теоретической физики (1920 г.), на базе которого сложилась очень влиятельная в первой половине ХХ века Копенгагенская школа неклассической физики. В 1908 году окончил Копенгагенский университет, с 1911 по 1912 годы работал в Кембридже у Дж. Дж. Томсона, а с 1912 по 1913 годы – в Манчестере у Резерфорда. Используя квантовую идею Планка (1900 г.), Бор в 1913 году модифицировал планетарную модель атома Резерфорда, введя ряд совершенно новых, противоречащих классической механике, представлений о закономерностях внутриатомных процессов (т.н. постулаты Бора), ввел представления о квантовании физических величин, разработал т.н. правила отбора (правила квантования этих величин), объяснил характерные особенности атомных спектров испускания и поглощения и периодические закономерности изменения свойств химических элементов (Нобелевская премия за 1922 год). Широко известны работы Бора в области ядерной физики и теории деления атомных ядер.

Бор всегда придавал большое значение философской интерпретации физических законов, описывающих феномены квантового мира, считая, что адекватное описание достаточно сложного явления природы невозможно осуществить в рамках какого-либо одного языка. Чрезвычайное значение приобрели два общеметодологических принципа, сформулированных Бором в рамках т.н. копенгагенской интерпретации квантовой механики – принцип соответствия и принцип дополнительности. Выросший из боровской интерпретации квантовой механики (и, кстати сказать, вполне синергетический по своему смыслу), принцип дополнительности постепенно приобрел в современной методологии познания фундаментальное значение, превратившись в универсальный принцип эпистемологической дополнительности, в результате чего тенденции междисциплинарного характера резко усилились, а категории гуманитарного мышления заняли законное (и ранее пустовавшее) место в понятийном аппарате современного естествознания. Это можно расценивать как один из примеров постепенного возникновения единого универсального метаязыка интегративной науки, синтетической философии, а на этой основе в дальнейшем, возможно, и нового языка интегративного образования.

Признавая необходимость сочетания в научном познании рационально-логического и образно-художественного способов мышления, Бор утверждал, что: «Причина, по которой искусство может нас обогатить, заключается в его способности напоминать нам о гармониях, недостижимых для системного анализа». Философские и научно-методологические установки Н. Бора позволяют считать его одним из провозвестников системно-синергетической парадигмы мышления и познания мира. (См. также: Две культуры).


Бэкон Френсис (1561 – 1626) – выдающийся английский философ, один из основателей экспериментальной науки нового времени, выразитель эпистемологических установок, получивших название эмпиризма. В своем знаменитом трактате «Новый органон», который противопоставлялся «Органону» Аристотеля, Бэкон изложил новое понимание целей и задач науки, которые состоят не в праздном созерцании и построении схоластических схем, а в приобретении реального знания, с помощью которого можно получить власть над природой («Знание – уже само по себе есть сила»). Бэкон произвел анализ и ревизию тех способов познания природы, которые существовали в период от Античности до 16 века, и развил учение об истинном научном методе, правильное применение которого обеспечивает получение достоверного знания, независимо от творческих возможностей исследователя. Правильный научный метод, по его образному выражению, подобен циркулю, с помощью которого любой человек может построить правильную окружность, независимо от его умения рисовать, а в научном познании – обеспечить получение истинных результатов и достоверного знания. Познать же природу и понять её законы человек, согласно взглядам Бэкона, может лишь настолько, «насколько он охватывает в порядке природы, свыше этого он не может и не знает ничего». Т.е. мир познаваем в той лишь мере, в которой он доступен наблюдателю. В этом отношении к познавательным возможностям человека Ф. Бэкон предвосхитил эпистемологические выводы о т.н. горизонте познания, к которым в конце ХХ века пришла постнеклассическая наука и философия.

Таким образом, согласно Ф. Бэкону, правильно познавать мир мешают человеку негодные методы, сложившиеся веками предрассудки ума и вытекающие из них традиционные заблуждения, привычки стереотипно мыслить и некритически воспринимать чужое мнение, нечетко пользоваться языком понятий и, следовательно, неадекватно выражать свои мысли. Все эти препятствия познанию мира Бэкон представил в образе идолов:

1). Идолы рода – предрассудки, связанные с антропоморфизмом и телеологизмом, и вытекающее отсюда смешение вопросов «как это происходит?» и «почему это происходит?» по отношению к явлениям природы;

2). Идолы пещеры – предрассудки, обусловленные неадекватным отношением к положению человека в мире, - т.е. антропоцентризм;

3). Идолы рынка – заблуждения, порождаемые обывательским и стереотипным мышлением, привычкой, использовать языковые клише и расхожие выражения, неумение точно выражать свою мысль;

4) Идолы театра – подчинение власти общепризнанных авторитетов, некритическое отношение к прежним представлениям, слепое следование устаревшим традициям, привычка в дискуссиях для обоснования тезисов апеллировать к изречениям мыслителей древности. Истина, - утверждал Бэкон, - содержится в вещах, а не в изречениях. Эта часть критики Бэкона была особенно важна, в силу традиционного преклонения многих мыслителей эпохи Возрождения перед авторитетом Аристотеля.

В своем учении о методе Френсис Бэкон утверждает новый идеал научности в познании мира, - это ум, освобожденный от предрассудков, порывающий со схоластикой и метафизикой, использующий правильные методы и внимательно относящийся к данным опыта. В этом, согласно Бэкону, состоит искусство вопрошания природы, которое дает разуму материал для истолкования эмпирических данных, а правильная их интерпретация рождает подлинное знание. В отличие от Декарта, поддерживающего традицию, идущую от Платона, Бэкон считал, что сам разум не содержит истин бытия, а создает их путем рациональной переработки полученной информации. В этом вопросе его можно считать последователем Аристотеля. Таким образом, получение истинного и недвусмысленного знания о мире, по Бэкону, гарантируется строгим применением правильных методов, которые устраняют в эмпирических действиях всё случайное и недостоверное, извлекают истину, заложенную в природе и независимую от человеческого разума, роль которого состоит в том, чтобы, отбросив идолов, адекватно её интерпретировать и однозначно выразить в языке.

В качестве основного логического подспорья для правильных рассуждений и выводов, получаемых из данных опыта, Бэкон утверждал роль индукции. Он выделял два подхода к получению результатов, которые обычно сопутствуют методу индукции: 1) – плохой, идущий от чувства и частных случаев к аксиомам самого общего характера, на основании чего затем выводится более частное знание и частные аксиомы. Это, по Бэкону, путь, дающий недостоверное знание, чреватый ошибками и ложными обольщениями. 2) – хороший, идущий от чувства и частных случаев к частным выводам и аксиомам, откуда уже посредством индукции делается переход к выводам более общего характера и затем – к самым общим принципам. Это и есть путь к достоверному знанию.

Структуру мира Ф. Бэкон представлял в терминах атомизма, считая материю совокупностью частиц, а природу – совокупностью многих тел, наделенных различными свойствами и взаимодействующих между собой. Неотъемлемым свойством материи он считал движение, причем, не только механическое (он насчитывал всего 19 видов движения). Эмпиризм Бэкона и рационализм Декарта легли в основу новых представлений о науке как о рационально-эмпирической деятельности, стандартизированной определенными правилами и методами, пренебрежение которыми выводит исследователя за пределы науки. В таком подходе к принципам познавательной деятельности вызревали идеи, которые постепенно привели к понятию научной парадигмы.

С именем Ф. Бэкона, в методологических «рецептах» которого по отношению к познанию природы встречаются такие фразы, как: «поставить на службу», «сделать рабом», «заточить в темницу», «выпытать у неё секреты», «преследовать в её блужданиях» и т.п., некоторые философы, идеологи феминизма и движения «зеленых» связывают возникновение и становление в европейском сознании потребительского и жесткого (противоречащего экологическим принципам) отношения к природе как к материалу для эксплуатации в своих целях, как к лаборатории, в которой ради достижения знаний можно безжалостно использовать любые способы добычи научных фактов.

Эта позиция в более ослабленном виде прослеживается и у М.В. Ломоносова в его отношении к природе - («Природа – мастерская, а человек в ней – работник»), - и она действительно в целом характерна для западной аналитико-редукционистской парадигмы познания мира (в противовес холистической восточной). В настоящее время такое отношение к природе воспринимается как один из элементов противостояния «двух культур» и с позиций современной эволюционной системно-синергетической парадигмы является объектом критики и предметом преодоления и синтеза на основе ноосферного антропно-космического мышления.