Файл: Концепций Современного Естествознания.doc

Глобальный эволюционизм и Вселенная в целом и во всех ее элементах не могут существовать вне развития. Идея эволюции зародилась в 19 в. в учении Ч. Дарвина. Впервые этот термин в научных трудах употребил Ж.Б. Ламарк, рассматривая вопросы развития живой материи.

Основанием для принятия эволюции в классической физике было открытие в 20 гг. 20 века расширения Вселенной, т.е. у Вселенной имеется начало во времени, следовательно, она исторична, т.е. эволюционирует. Таким образом, идея эволюции завладела физикой и космологией – наукой о происхождении Вселенной.

Концепция изначального образования Вселенной указала на историческую последовательность появления в ней различных элементов, которые затем в результате «отбора» определили основу жизни (из более чем 100 известных химических элементов основу жизни составляют только шесть: С, Н, О, N, Р, S).

Тот же механизм «отбора» прослеживается и на следующем витке эволюции: из многих миллионов органических соединений в построении биосистемы заняты лишь несколько сотен, а из 100 известных аминокислот для составления белковых молекул природа использовала только 20.

Идея эволюции проникла и в другие области естествознания. В геологии окончательно утвердилась концепция дрейфа континента, а экология, биогеохимия, антропология были эволюционны изначально. Отсюда следует лозунг естествознания: все существующее есть результат эволюции. Но возникает вопрос: что же является движущими силами эволюции материи в целом?

2. Синергетика (греч. – совместное действие), появившаяся в 70-х годах нашего столетия, претендует на описание движущих сил эволюции материи в целом и любых объектов, считая, что движущими силами является способность самой материи самоорганизовываться и самоусложнятся. Общий смысл комплекса синергетических идей состоит в следующем:

1. процессы разрушения и созидания, деградации и эволюции во Вселенной равноправны.

2. процессы созидания (нарастания сложности и упорядоченности) имеют единый алгоритм независимо от природы систем, в которых они осуществляются.

Т.о., синергетика претендует на открытие некоего универсального механизма, при помощи которого осуществляется самоорганизация живой и неживой природы.

Самоорганизация - спонтанный переход открытых неравновесных систем от менее сложных и упорядоченных форм организации к более сложным и упорядоченным. Объекты синергетики – это нелюбые системы, а только те, которые отвечают по минимуму 2-м условиям:

- открытые, т.е. способные обмениваться веществом и энергией с внешней средой;

- существенно неравновесные, т.е. находятся в состоянии далеком от термодинамического равновесия (хаоса).

Итак, синергетика утверждает, что развитие открытых и сильно неравновесных систем протекает путем нарастания сложности и упорядоченности.

---

В цикле развития такой системы наблюдается 2 фазы:

1. Период плавного эволюционного развития, с хорошо предсказуемыми линейными изменениями, подводящими в итоге систему к некоторому неустойчивому критическому состоянию.

2. Выход из критического состояния одномоментно, скачком и переход в новое устойчивое состояние с большей степенью сложности и упорядоченности.

Примеры процессов самоорганизации: рост кристаллов, развитие организма, динамика популяций, рыночная экономика.

Выводы:

1. хаос не только разрушителен, но и созидателен, конструктивен; развитие осуществляется через неустойчивость (хаотичность);

2. эволюция сложных систем носит нелинейный характер, т.е. для сложных систем всегда существует несколько возможных путей эволюции;

3. развитие осуществляется через случайный выбор одной из нескольких разрешенных возможностей дальнейшей эволюции в точке бифуркации – точка, в которой система достигла своих критических параметров. Случайность - это не досадное недоразумение, она встроена в механизм эволюции.

3.Картина мира, рисуемая современным естествознанием, необыкновенно сложна и проста одновременно.

Можно выделить следующие открытия в естествознании, которые привели к научным революциям 20 в. и способствовали формированию современной картины мира.

В космологии – модель Большого взрыва и расширяющейся Вселенной.

В геологии – тектоника литосферных плит.

В физике – смещение точки отсчета от материи к энергии и от вещества к полю.

В теории относительности – относительность пространства и времени.

В квартовой механике – открытие явления корпускулярно-волнового дуализма.

В синергетике – становление новых структур в неживой природе.

В антропологии – модели происхождения жизни.

В экологии – взаимодействие живого со средой.

В генетике – механизм воспроизводства жизни.

В психоанализе – роль бессознательного в человеческой психике.

Простоту и элегантность современной картине мира придают следующие фундаментальные принципы:

1) системность, т.е. Вселенная предстает как наиболее крупная структура, которая состоит из огромного множества элементов разного уровня сложности и упорядоченности;

Мир, в котором мы живем, состоит из разномасштабных систем развития, которые подчиняются общим закономерностям.

Структурность естественнонаучной картины мира

Уровни организации	Часть пространства	Наука	Вид эволюции
Вселенная	Мегамир	Космология	космический
Галактики	Мегамир	Астрономия	космический
Звездные системы	Мегамир	Космогония	космический
Планеты	Мегамир	Космогония	планетарный
Биосфера	Макромир	Экология	экологический
Сообщества, экосистемы	Макромир	Экология	биологический
Виды	Макромир	Экология	биологический
Популяции	Макромир	Экология	биологический
Индивид	Макромир	Экология	биологический
Клетка	Микромир	Цитология и генетика	биологический
молекула	Микромир	Химия	химический
атом	Микромир	Физика	физический
элементарные частицы…	Микромир	Физика	Физический
кварк	Микромир	Физика	физический

---

2) глобальный эволюционизм – это признание невозможности существования Вселенной и всех порождаемых ею менее масштабных систем вне развития; он свидетельствует о принципиальном единстве мира, каждая составляющая часть которого есть историческое следствие глобального эволюционного процесса;

3. самоорганизация, т.е. способность материи к самоусложнению и созданию более упорядоченных систем в ходе эволюции;

4. историчность, признание принципиальной незавершенности настоящей и любой другой научной картины мира.

Хронология развития мира.

18-20 млр. лет назад – Большой взрыв;

3 мин спустя – образование вещественной основы;

Через несколько сотен тыс. лет – появление атомов легких элементов;

17-19 млр. лет назад – образование крупномасштабных структур – Галактик;

15 млр. лет назад – появление звезд первого поколения, образование атомов тяжелых элементов;

5 млр. лет назад – рождение Солнца;

4,6 млр. лет назад – образование Земли;

3,8 млр. лет назад – зарождение жизни на Земле;

450 млн. лет назад – появление первых растений;

150 млн. лет назад – появление первых млекопитающих;

2 млн. лет назад – начало антропогенеза.

Вывод: эти принципиальные особенности современной естественнонаучной картины мира и определяют в главном ее общий контур, а также сам способ организации разнообразного научного знания в нечто целое и последовательное.

Раздел 3.

Структурные уровни организации материи.

Тема 7. Концепции классического естествознания.

1. Научные предпосылки формирования механической картины природы (КП).

2. Механическая картина природы и причины ее смены.

3. Научные предпосылки формирования электромагнитной картины природы.

4. Электромагнитная картина природы.

5. Сравнительная характеристика механической и электромагнитной КП и причины смены электромагнитной КП.

1. Формирование механической КП берет свое начало в Древней Греции (5-4 вв. до н.э.) Научные предпосылки формирования КП природы связаны с именами многих ученых своего времени среди которых можно выделить: Левкиппа и Демокрита, Аристотеля и Анаксагора, Эпикура, Архимеда, Г. Галилея и И. Ньютона.

Самой гениальной была идея атомистического строения материи, впервые высказанная Левкиппом (500-400 лет до н.э.) и развитая его учеником Демокритом (460-370 лет до н.э.).

Суть учения (атомистического) Демокрита сводится к следующему:

• не существует ничего, кроме атомов и чистого пространства (т.е. пустоты, небытия);

• атомы бесконечны по числу и бесконечно разнообразны по форме;

• из «ничего» не происходит ничего;

• ничто не совершается случайно, а только по какому-либо основанию и в связи с необходимостью;

• различие между вещами происходит от различия их атомов в числе, величине, форме и порядке.

В пустоте во всех направлениях движутся атомы, которые имеют разную форму, массу и размеры. Образование тел из атомов происходит в результате механического сцепления. Все явления природы также есть результат изменения различных сочетаний атомов. Боги материальны и состоят из особых атомов, которые наши органы чувств не воспринимают.

---

Развивая учение Демокрита, Эпикур (341-270 лет до н.э.) пытался объяснить на основе атомных представлений все естественные, психические и социальные явления.

Альтернативной, конкурирующей программой того времени, объясняющая со своих позиций суть вещей, была программа Анаксагора и Аристотеля – антиатомистическая.

Ее суть:

• пустоты нет; все пространство заполнено материей, которая существует вечно;

• все во всем есть часть всего;

• материя находится во вращательном движении; мир – это вращающийся Космос;

• материя состоит из 4-х частей: огонь, воздух, земля и вода, которые находятся под контролем 4-х стихий (сил): сухость, влажность, тепло, холод. Сочетание в различных соотношениях этих стихий обуславливает образование различных тел живой и неживой природы.

Архимед (287-212 лет до н.э.) стремился воплотить законы механики (закон рычага, учение о центре тяжести, закон о плавающих телах и др.) в действующие конструкции машин. Выводы Архимеда были подтверждены и развиты механиками 18-19 вв.

Вклад Г. Галилея в формирование механической КП связан с открытием закона инерции и механического принципа относительности. Они во многом способствовали созданию непротиворечивой теории механики и тяготения. (Смотри тему «Научные революции как закономерность развития естествознания»).

Вклад И. Ньютон в формирование механической КП связан в основном с открытием трех классических законов механики. Именно И. Ньютон впервые создал единую механику всех земных и небесных тел, с общими для них законами инерции, динамики, действия и противодействия, а также взаимного тяготения. (Смотри тему «Научные революции как закономерность развития естествознания»).

2. Итак, с 17 века утвердилась механическая КП, которая охватила своими идеями все научные сферы того времени. Ее характерные особенности.

Философское основание - метафизический материализм, т.е. мир в целом таков, каким он был всегда; в нем отсутствуют внутренние противоречия. В этом залог незыблемости природы. Допускаются только количественные изменения.

Теоретический базис - механика Ньютона (все тела состоят из атомов и молекул, которые находятся в тепловом движении; атомы - цельные неделимые кирпичики вещества, механически сцепленные друг с другом). В то время считалось, что атомы имеют различную форму, снабжены крючками, зубцами, петлями и химическое взаимодействие сводилось к механическому.

Теории и законы – законы механики Ньютона.

Взгляды на причины природных явлений. Пространство между атомами заполнено различного рода флюидами, все физические явления обособлены. Их причины реально не выяснены и сводятся к существованию флюидов: флогистон – причина реакции горения; теплород – причина тепловых явлений, магнитная жидкость – причина магнитных явлений, электрическая жидкость – причина электрических явлений, светород – причина оптических явлений, жизненная сила – причина жизни.

---

Виды материи и взаимодействие между ними. Вещество – единственный вид материи. Все тела состоят из веществ. Взаимодействие между телами происходят при непосредственном контакте (силы упругости, силы трения) и на расстоянии (сила тяготения). Все наблюдаемые в природе движения сводятся к механическим перемещениям, к столкновениям и сцеплениям. Все виды энергии сводятся к энергии механического движения. Макромир аналогичен микромиру.

Взгляды на причинность в природе и ее происхождение. Мир - это сложный часовой механизм, созданный и запущенный Богом. Живая и неживая природа сконструирована из одних и тех же деталей, отличающихся размерами. Созданные Богом первоначальные алгоритмы исправно функционируют и однозначно определяют все происходящее в мире. В этом мире не случайностей, на все есть своя причина.

Причинами смены механической КП явились открытия в области электричества и магнетизма в конце 19 в., которые не могли быть объяснены с позиции механической КП. (Смотри следующий вопрос).

3. Научными предпосылками формирования электромагнитной КП послужили следующие открытия в области электричества и магнетизма:

1. Открытие М.В. Ломоносовым (1711-1765) в 18 в. закона сохранения материи и движения. Он впервые высказал мысль о связи электрических и световых явлений, предполагал электрическую природу северного сияния, защищал волновую теорию света.

2) Французский физик Ампер (1775-1836) и датский физик Эрстед (1777-1851) опытным путем установили прямую связь между электричеством и магнетизмом. С этого периода зарождается наука об электричестве – электродинамика. Ампер для измерения интенсивности движения электричества вводит понятие «силы тока» и открывает закон взаимодействия токов.

3) Английский естествоиспытатель М. Фарадей (1791-1867) открывает явление электромагнитной индукции, т.е. возникновение тока в проводнике в близи движущегося магнита.

4) Английский математик и физик Максвелл (1831-1879) создает теорию электромагнетизма и вводит понятие электромагнитного поля. В его теории была установлена органическая связь электричества и магнетизма; вводилось понятие электромагнитного поля, и движение частиц в этом поле определялось силовой характеристикой – напряженностью поля в этой точке. Именно на этом этапе электромагнитное поле стало реальностью, материальным носителем взаимодействия. Он предположил существование электромагнитных волн и установил, что скорость электромагнитных волн должна быть равна скорости света. Свет - разновидность электромагнитных волн.

5. В 1888 г. экспериментальным путем Г. Герц открыл электромагнитные волны.

4.. Философское основание - метафизический материализм.

Теоретический базис - классическая электродинамика, классическая термодинамика и классическая физика.

---