Файл: Тесты с ответами по естествознанию.doc

? Исследуемые системы состоят из нескольких или многих, одинаковых или разнородных частей, которые находятся во взаимодействии друг с другом.

? Эти системы являются нелинейными.

? При рассмотрении физических, химических и биологических систем речь идет об открытых системах, далеких от теплового равновесия.

? Эти системы подвержены внутренним и внешним колебаниям.

? Системы могут стать нестабильными.

? Происходят качественные изменения.

? В этих системах обнаруживаются эмерджентные (внезапно возникающие) новые качества.

? Возникают пространственные, временные, пространственно-временные или функциональные структуры.

? Структуры могут быть упорядоченными или хаотическими.

Во многих случаях возможна математизация.

С нашей точки зрения, среди основных положений синергетики должно быть место для пространственно-временной необратимости, признака как живой, так и неживой природы, необратимости, которой нет в классических науках.

Синерго-диссипативное познание имеет новый образ, новую парадигму, которую несет в себе современная наука, вступившая в принципиально новый «пост-неклассический», «бифуркационный» (называют и так) этап своего развития. Пока сам термин «постнеклассическое познание» носит условный смысл, так как все еще происходит становление науки с не принятым еще конкретным названием. В синергетике Хакена, равно как в теории диссипативных структур Пригожина, в теории катастроф Тома-Арнольда, как новых междисциплинарных (и даже трансдисциплинарных) научных направлениях, сфокусированы главные, ключевые особенности парадигмы постнеклассической науки, обусловленные, прежде всего, присущей ей нелинейным стилем мышления, плюрализмом, неоднозначностью теоретических представлений и формулировок, наконец, — новым пониманием роли хаоса в мироздании, как его необходимого конструктивного начала, необходимого созидательного момента общей картины становящейся, самоорганизующейся реальности. Необходимо усвоить не только нелинейное мышление, но главное — в контексте поснеклассического познания понять, что «порядок и беспорядок представляются не как противоположности, а как-то, что неотделимо друг от друга» (И. Пригожин).

Мир синергетики, катастроф и диссипативных структур — это мир, в котором жизнь и человек существуют не случайно, и в котором антропный принцип (см. главу 7) выступает в качестве фактически центрального интегрального принципа самоорганизации.

Жизнь и человек не случайны потому, что в этом мире есть место хаосу — этому универсальному «клею» эволюции, хаосу — особому чувствительному состоянию системы к самым слабым флуктуациям. Открытие хаоса в современном научном естествознании — это открытие временного горизонта принципиальной непредсказуемости многих будущих событий.

Получает новое видение, новый смысл антропный принцип, суть которого американские физики Барроу и Тип-лер сформулировали примерно так: эволюционирующая, становящаяся Вселенная — это самонаблюдающая, самоизмеряющая, самовычисляющая Вселенная, в которой существует внешний, находящийся вне времени и пространства наблюдатель — законодатель для всех происходящих в нашем мире событий.

Однако наше осознание занять в постнеклассичес-ких исследованиях атемпоральную (вневременную) точку зрения только еще начинает возникать, нам сильно мешает не только ньютоново-картезианская и лапласо-во-детерминистская классическая парадигмы, но и весь научный язык, и многое другое, связанное с особенностями развития западной культуры, западной цивилизации, порожденной древнегреческой натурфилософией и естествознанием. Проблемы науки оказывается в самом человеке, в сопряженности его внешнего и внутреннего опыта, в его месте и роли в сложноорганизо-ванном природном мире (параграф о философии и моделях науки 1.5).

Это позволяет говорить о постнеклассике нескольких уровней. Постнеклассика первого уровня — это наука наблюдаемых систем, постнеклассика второго уровня — это наука наблюдающих систем, находящихся в отношении дополнительности (по Бору) друг к другу. Возникающий диалог между ними, через посредство ряда основополагающих принципов, ведет к концепции общего пост-неклассического гиперпространства становящегося бытия и его познания. Осмысление (или точнее — освоение) этого гиперпространства с необходимостью ведет к постнеклассике третьего уровня — постнеклассике человека, со своим внутренним языковым пространством исследовательского поиска подлинно личностных и эволюционных оснований человеческого бытия.

Подытожим общее знание о космосе, жизни и природе: все существующие научные данные и обобщения говорят нам, что наш мир — это мир направленно эволюционирующий. Направление эволюции задано процессом рассеяния первоначально чрезвычайно сконцентрированной энергии. В процессе этого рассеяния в результате гравитационных и гидродинамических неустойчивостей возникают разнообразные структуры возрастающей сложности. Эти структуры представляют собой диссипативные динамические системы, устойчивость которых поддерживается тем же потоком рассеяния энергии. Теоретические прогнозы говорят, что такой процесс усложнения должен будет смениться упрощением, когда поток рассеяния станет недостаточным для поддержания всей сложной иерархии диссипативных структур. Однако сейчас локальное усложнение структур в отдельных частях Вселенной — это основной, определяющий эволюцию процесс. И таким он останется еще многие миллиарды, а возможно, и десятки миллиардов лет.

Можно отметить такую закономерность: возникающие по мере эволюции Вселенной более сложные структуры все более локальны, занимают меньший объем и связаны со все меньшими потоками энергии. Системы звезд, галактик и их скоплений включают в себя все вещество Вселенной и связаны с потоком рассеяния энергии Большого взрыва; звезды и планетные системы связаны с потоком энергии, рассеиваемой звездой; сложная структура планет «земной группы» возникает лишь в планетах, составляющих по массе намного меньше одного процента от массы всех звезд и планет и связана с потоком энергии, рассеиваемой планетой; наконец, жизнь покрывает тонкой пленкой лишь поверхность некоторых, а, может быть, всего одной планеты земной группы и обеспечивается энергией медленных химических реакций, преобразующих часть попадающей на планету энергии излучения центральной звезды — Солнца.

Существующие структуры образуют иерархию по масштабам и сложности и обладают устойчивостью в определенном диапазоне условий существования, которые непрерывно меняются. При достаточно сильном изменении условий эта устойчивость нарушается и возникают новые типы структур. Механизм возникновения новых структур можно назвать диссипативным, а можно и бифуркационным. В этот процесс включается элемент случайности. В точке бифуркации потерявшая устойчивость структура может перейти в одно из нескольких одинаково вероятных состояний, где снова возникает устойчивость и этап детерминированной эволюции. Выбор системой дальнейшего пути в точке бифуркации определяется случаем.

Такой бифуркационной перестройкой стало на Земле возникновение жизни и образование биосферы. Надо подчеркнуть, что биосфера должна была возникнуть сразу как целое, как сбалансированная система, обеспечивающая свою устойчивость благодаря замкнутым циклам преобразования вещества, и можно предполагать, что для Природы реализовавшийся у нас вариант в то далекое время был не единственным возможным. Усложнение структур — процесс закономерный, но то что возникла именно жизнь, такая какой мы ее видим, определил случай.

Биологическая система — биосфера — в процессе своей эволюции попадала на точки бифуркации меньшего ранга не раз. Наболее фундаментальных этапов перестройки биосферы можно выделить два. Первый имел место примерно два миллиарда лет назад, когда появилась кисдородная атмосфера и аэробная жизнь. При этом изменились не только потенциальные возможности жизни и темп ее эволюции, но и вся географическая оболочка и геологическая среда верхней части земной коры.

Второй такой же по значимости (а может быть, и более значимый, равнозначный появлению жизни) этап неустойчивости мы переживаем сейчас. Он связан с появлением человека, обладающего разумом. Человек принципиально изменил характер эволюции биосферы — он начал превращать ее в ноосферу. Этот термин придумали французы Леруа и Тейяр де Шарден в начале XX века, но современный смысл ему придал великий русский ученый В. И. Вернадский. В ноосфере фактором, определяющим развитие структуры, становится разум. Он меняет коренным образом структуру географической оболочки и темпы эволюции. Сейчас мы стоим на точке бифуркации — состояние биосферы неустойчиво, человек ломает, преобразовывает сбалансированные структуры и каково будет новое устойчивое состояние — возникнет ли стабильная ноосфера, как она будет выглядеть будет ли это искусственная техносфера, или что-то другое, или разум уничтожит сам себя и развитие биосферы пойдет совсем иным путем — пока можно строить только предположения. Ясно одно: никакая простая экстраполяция тенденций предшествовавшего развития не поможет нам сделать прогноз и разработать стратегию выживания. Ноосферу будет создавать разум, и только изучение самых общих законов мироздания и познание самого себя может ему в этом помочь.

В заключение параграфа укажем ключевые слова текущего постнеклассического (эволюционно-диссипативного или бифуркационного) этапа науки: диссипативные структуры, синергетика, жизнь, автопоэз, космогенез, глобальный эволюционизм, антропный принцип.

12.8. К проблеме постнеклассического межкультурного диалога естественных и гуманитарных наук

Почти пятьдесят последних лет (начиная со знаменитой лекции «Две культуры и научная революция» английского писателя Чарлза Сноу в Кембридже в 1959 г.) длится диалог между гуманитариями и естественниками под знаком, если не возможного объединения, то хотя бы проблесков понимания между естественнонаучной и гуманитарной культурами. Сноу боялся тогда, что гуманитарные науки погубят естествознание, хотя в его время опасаться этого не приходилось. (Несколько позднее советский академик, физик Е. Фейнберг дал совершенно симметричный Ч. Сноу ответ, опубликовав книгу «Две культуры. Интуиция и логика в искусстве и науке»). По большей части «физики», а не «лирики» прилагали усилия и до этого года и после него, по сближению разнесенных на полюса человеческой природой двух почти несовместимых, но сосуществующих культур.

Какие задачи и проблемы интересовали «физиков», можно понять, прочитав отрывок из авторского предисловия к книге «Законы природы» Р. Пайерлса, концептуально не утративший нисколько актуальности и сегодня, в начале XXI в.: «...В наши дни преобладания специального образования можно услышать о типе ученого или инженера, духовные интересы которого ограничены узкой областью, и в чьем образовании полностью пренебре-галось общечеловеческими ценностями, включая искусство и гуманитарные науки... Однако я уверен, что существует также другая крайность, именно человек, чье воспитание ограничивалось искусством и гуманитарными науками и чьи интересы далеки от естественных наук.

Действительно, найдется достаточно много педагогов, считающих, что естественные науки не имеют большого воспитательного значения. В своих намерениях увеличить объем знаний, сообщаемых студентам на гуманитарных факультетах, они ограничиваются стремлением включить такие предметы, как историю науки, философию науки, считая их изучение делом более респектабельным, чем изучение самих естественных наук... Я не верю, чтобы изучение их было полезным, если студенты не понимают основ самих естественных наук. Это напоминает попытки преподавать историю искусства человеку, который никогда не видел ни одной картины, или теорию музыки глухому».

Ключевым понятием в диалоге культур практически на всех этапах было и остается пока понятие эволюция. Термин эволюция происходит от лат. evolvere, что означает развертываться, раскрываться (если, конечно, есть чему-то готовому, наличествующему, как мы понимаем, а не возникающему вдруг, развертываться, раскрываться!). В попытках найти взаимоприемлемые универсальные подходы для диалога культур философы, биологи, физики, математики, социологи и др. ученые прошли несколько этапов — эволюционно-прогрессивный (Дарвин, Спенсер), эволюционно-энтропийно-катастрофический (Кювье, Клаузиус), эволюционно-космологический (Эйнштейн, Фридман, Лемэтр, Гамов), эволюционно-синергетический (Хакен), диссипативно-самоорганизующийся (Пригожин, ав-топоэз Матураны-Варелы), в последнюю четверть века — фрактально-скейлинговый (самоподобный) (Мандельброт),

Так вот, уже в XIX столетии, Герберт Спенсер, сразу вслед за Дарвиным, развивая механистическое учение о всеобщей эволюции, во-первых, указал на связь эволюционных процессов, протекающих в живой природе, и процессов, протекающих в обществе. Его тезис состоял в утверждении, что анализ эволюционного процесса должен дать полное описание и объяснение природы человека, его поведения и общественного сознания. Он ратовал, и это во-первых, за новые принципы эволюционирующей природы — «неустойчивость однородного», «дифференцирующая сила — творец организации» и т. д. Практически в те же годы, во-вторых, возникает и укрепляется эволюционно-катастрофическая парадигма в термодинамике Кла-узиуса: мир, как единое целое, неуклонно деградирует с ростом энтропии от максимальной организации к абсолютному хаосу (ужасающая всех тепловая смерть), и в биологии видов Кювье: образование новых живых форм принципиально исключено, и их разнообразие исторически сокращалось из-за космических, планетарных и геологических катаклизмов. Создалась ситуация, которую Илья Пригожин охарактеризовал такими словами: «Должны ли мы заключить,.. что Клаузиус и Дарвин не могут быть оба правы» или нам необходимо вместе с Гербертом Спенсером ввести новый принцип природы, например «неустойчивость однородного». (Сам же Пригожин, разрубив этот «гордиев узел», пришел к идее созидательного катастрофизма, через образование новых структур на основе принципа производства минимума энтропии, к теории диссипативных структурах, но это произошло много позже, уже фактически в наше время, а точнее, во второй половине XX века.)

Новый виток эволюционной парадигмы породили, в-третьих, космология, в начале прошлого века, с ее предсказанием расширения Вселенной в результате «большого взрыва», и внедренной на этой основе идеи историзма в естественные науки на всех эволюционных стадиях процессов мира. В-четвертых, этому способствовали синергетика и теория диссипативных структур, появившиеся на рубеже последней четверти ушедшего века, поскольку выявили механизмы самоорганизации, посредством которых открытые (наиболее общий универсальный вариант систем) природные системы способны спонтанно удаляться от равновесия и стабильно сохранять возникшее неравновесие с внешней средой. Немедленно модели самоорганизации оказались в центре внимания едва ли не всех наук и «овладели массами».

Вскоре обнаружилось, что социальная (включая духовную), биологическая, геологическая и космическая etc истории представляют собой стадии единого эволюционного вселенского процесса и знаменуют собой даже не неклассическое (полевое и квантовое) естествознание, а вновь народившееся постнеклассическое естествознание. Его характерный признак — движение по эволюционному пути от состояний более вероятных (с энтропийных позиций) к состояниям менее вероятным, или иначе сказать — «удаление от естества». Такой вывод — не более чем «эмпирическое обобщение» (которое, по Владимиру Вернадскому, «опирается на факты, индуктивным путем собранные, не выходя за их пределы и не заботясь о согласии или несогласии полученного вывода с другими существующими представлениями о природе...»), требующее теоретического объяснения столь удивительной направленности эволюционных процессов (и следует при этом помнить слова античного мудреца Агафона (ок. 448 — ок. 405): «Весьма вероятно наступление невероятного»).