ПАНОРАМА И ТЕНДЕНЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

<

111714 0125 1 ПАНОРАМА И ТЕНДЕНЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯЕстествознание — наука о явлениях и законах природы. Современное естествознание включает многие естественно-научные отрасли: физику, химию, биологию, а также многочисленные смежные отрасли, такие, как физическая химия, биофизика, биохимия и др. Естествознание затрагивает широкий спектр вопросов о многочисленных и многосторонних проявлениях свойств природы, которую можно рассматривать как единое целое.

Современная многообразная техника — плод естествознания, которое и по сей день является основной базой для развития многочисленных перспективных направлений — от наноэлектроники до сложнейшей космической техники, и это очевидно для многих.

Философы всех времен опирались на новейшие достижения науки и, в первую очередь, естествознания. Достижения последнего столетия в физике, химии, биологии и в других науках позволили по-новому взглянуть на сложившиеся веками философские представления. Многие философские идеи рождались в недрах естествознания, а естествознание в свою очередь в начале развития носило натурфилософский характер. Про такую философию можно сказать словами немецкого философа Артура Шопенгауэра (1788—1860): «Моя философия не дала мне совершенно никаких доходов, но она избавила меня от очень многих трат».

Человек, обладающий хотя бы общими и в то же время концептуальными естественно-научными знаниями, т.е. знаниями о природе, будет производить свои действия непременно так, чтобы польза, как результат его действий, всегда сочеталась с бережным отношением к природе и с ее сохранением не только для нынешнего, но и для грядущих поколений.

Познание естественно-научной истины делает человека свободным, свободным в широком философском смысле этого слова, свободным от некомпетентных решений и действий, и наконец, свободным в выборе пути своей благородной и созидательной деятельности.

Нет смысла перечислять достижения естествознания, каждый из нас знает рожденные им технологии и пользуется ими. Передовые технологии базируются в основном на естественно-научных открытиях последних десятилетий XX в., однако, несмотря на ощутимые достижения, возникают проблемы, вызванные главным образом осознанием угрозы экологическому равновесию нашей планеты. Самые разные сторонники рыночной экономики согласятся, что свободный рынок не может защитить слонов в Африке от охотников или исторические памятники Месопотамии — от кислотных дождей и туристов. Только правительства способны устанавливать законы, стимулирующие обеспечение рынка всем тем, что нужно человеку, без разрушения среды его обитания.

Вместе с тем правительства не в силах проводить подобную политику без помощи ученых, и прежде всего ученых, владеющих современным естествознанием. Нужна связь между естествознанием и управляющими структурами в вопросах, касающихся окружающей среды, материального обеспечения и др. Без науки трудно сохранить чистоту планеты: уровень загрязнений нужно измерять, прогнозировать их последствия — только так мы можем узнать о бедах, которые необходимо предотвратить. Лишь с помощью самых современных естественно-научных и в первую очередь физических методов можно следить за толщиной и однородностью озонового слоя, защищающего человека от ультрафиолетового облучения. Только научные исследования помогут понять причины и следствия кислотных осадков и смога, сказывающихся на жизни каждого человека, дать знания, необходимые для полета человека на Луну, исследования глубин океана, найти способы избавления человека от многих тяжелых болезней.

В результате анализа популярных в 70-е годы математических моделей ученые пришли к выводу, что дальнейшее развитие экономики вскоре станет невозможным. И хотя они не привнесли новых знаний, они все-таки сыграли важную роль. Они продемонстрировали возможные последствия наметившихся сегодня тенденций развития. В свое время подобные модели действительно убедили миллионы людей, что защита природы необходима, а это немалый вклад в прогресс. Несмотря на различия в рекомендациях, все модели содержат один главный вывод: природу нельзя дальше загрязнять так, как сегодня

С естественно-научными знаниями можно связать многие проблемы на Земле. Однако проблемы эти порождаются незрелостью самой науки. Дайте ей продолжить свой курс — и человечество преодолеет сегодняшние трудности — таково мнение большинства ученых. Для других, в большей степени тех, кто лишь причисляет себя к когорте ученых, наука потеряла свою значимость.

Естествознание в значительной мере отражает потребности практиков и в то же время финансируется в зависимости от постоянно меняющихся симпатий государства и общественности.

Наука и техника — не только главный инструмент, позволяющий людям приспособиться к постоянно изменяющимся природным условиям, но и главная сила, прямо или косвенно вызывающая такие изменения.

Наряду с явными положительными чертами, присущими естествознанию, следует вести речь и о недостатках, обусловленных и природой самого знания, и непониманием на данном этапе каких-то очень важных свойств материального мира из-за ограниченности познания человека. Скажем, чистые математики сделали открытие, противоречащее представлениям мыслителей прошлого: случайные, хаотические процессы можно описать точными математическими моделями. Причем оказалось, что даже простая модель, оснащенная эффективной обратной связью, настолько чувствительна к малейшим изменениям начальных условий, что ее будущее становится непредсказуемым. Стоит ли тогда спорить о том, детерминистична ли Вселенная, если строго детерминистская модель дает результаты, не отличающиеся от вероятностных?

Цель естествознания — описать, систематизировать и объяснить совокупность природных явлений и процессов. Слово «объяснить» в методологии науки само требует объяснения. В большинстве случаев оно означает понимать. Что обычно подразумевает человек, говоря «Я понимаю»? Как правило, это означает: «Я знаю, откуда это взялось» и «Я знаю, к чему это приведет». Так образуется причинно-следственная связь: причина — явление — следствие. Расширение такой связи и образование многомерной структуры, охватывающей множество явлений, служит основой научной теории, характеризующейся четкой логической структурой и состоящей из набора принципов или аксиом и теорем со всеми возможными выводами. По такой схеме строится любая математическая дисциплина, например, Евклидова геометрия или теория множеств, которые могут служить характерными примерами научных теорий. Построение теории, конечно, предполагает создание особого научного языка, специальной терминологии, системы научных понятий, имеющих однозначный смысл и связанных между собой строгими правилами логики.

Однако естествоиспытатель не может только создавать теории или выдвигать гипотезы. Он должен связать их с «действительным ходом вещей», подтвердить их опытом, доказать жизнью. Для математики доказательство — логически безупречный вывод теоремы из системы аксиом. Вывод теоремы признается истинным, если истинны аксиомы. Для естествоиспытателя истинность теоретического вывода доказывается только опытом, экспериментом. В этом заключается принципиальное отличие естественно-научной истины от математической.

После того как теория «проверена опытом, наступает следующая стадия познания действительности, в которой устанавливаются границы истинности наших знаний или границы применимости теорий и отдельных научных утверждений. Данная стадия обусловливается объективными и субъективными факторами. Один из существенных объективных факторов — динамизм окружающего нас мира. Вспомним мудрые слова древнегреческого философа Гераклита (конец VI — начало V вв. до н.э.); «Все течет, все изменяется; в одну и ту же реку нельзя войти дважды» Подводя итог, сформулируем кратко три основных принципа научного познания действительности.

1. Причинность. Первое и достаточно емкое определение причинности содержится в высказывании Демокрита: «Ни одна вещь не возникает беспричинно, но все возникает на каком-нибудь основании и в силу необходимости».

2. Критерий истины. Естественно-научная истина проверяется (доказывается) только практикой: наблюдениями, опытами, экспериментами, производственной деятельностью: Если научная теория подтверждена практикой, то она истинна. Естественно-научные теории проверяются Экспериментом, связанным с наблюдениями, измерениями и математической обработкой получаемых результатов. Подчеркивая важность измерений, выдающийся ученый Д.И. Менделеев (1834 — 1907) писал: «Наука, началась тогда, когда люди научились мерить; точная наука немыслима без меры».

3. Относительность научного знания. Научное знание (понятия, идеи, концепции, модели, теории, выводы из них и т.п.) всегда относительно и ограничено.

Часто встречающееся утверждение: главная цель естествознания — установление законов природы, открытие скрытых истин — явно или неявно предполагает, что истина где-то уже есть и существует в готовом виде, ее надо только найти, отыскать как некое сокровище. Великий философ древности Демокрит говорил: «Истина скрыта в глубине (лежит на дне морском)». Другой объективный фактор связан с несовершенством техники эксперимента, служащей материальной базой любого опыта.

Естествознание тем или иным способом систематизирует наши наблюдения над природой. При этом не следует считать, например, теорию кривых второго порядка приближенной на том основании, что в природе в точности кривых второго порядка нет. Нельзя говорить, что неевклидова геометрия уточняет Евклидову — каждая занимает в системе моделей свое место, являясь точной в соответствии с внутренними критериями точности, и находит применение там, где необходимо. Точно так же неверно утверждать, что теория относительности уточняет классическую механику — это разные модели, имеющие, вообще говоря, и разные сферы приложения.

В современном представлении истина — правильное, адекватное отражение познающим субъектом предметов и явлений действительности, воспроизводящее их так, как они существуют вне и независимо от сознания. Как результат деятельности человеческого мышления истина объективна по содержанию, но субъективна по форме. Можно говорить об относительной истине, отражающей предмет не полностью, а в объективно обусловленных пределах. Абсолютная истина полностью исчерпывает предмет познания. Всякая относительная истина содержит элемент абсолютного знания. Абсолютная истина есть сумма относительных истин. Истина всегда конкретна.

Каким бы ни представлялось содержание истины, занимающей умы великих ученых с древних времен, и как бы ни решался сложный вопрос о предмете науки в целом и естествознании в частности, — одно очевидно: естествознание есть чрезвычайно эффективный, мощный инструмент, не только позволяющий познать окружающий мир, но и приносящий громадную пользу.

С течением времени и особенно в конце последнего столетия наблюдается изменение функции науки и в первую очередь — естествознания. Если раньше основная функция науки заключалась в описании, систематизации и объяснении исследуемых объектов, то сейчас наука становится неотъемлемой частью производственной деятельности человека, в результате чего современное производство — будь то выпуск сложнейшей космической техники, современных супер- и персональных компьютеров или высококачественной аудио- и видеоаппаратуры — приобретает наукоемкий характер. Происходит сращивание научной и производственно-технической деятельности, в итоге появляются крупные научно-производственные объединения — межотраслевые научно-технические комплексы «наука — техника — производство», в которых науке принадлежит ведущая роль. Именно в таких комплексах были созданы первые космические системы, первые атомные электростанции и многое другое, что принято считать наивысшими достижениями науки и техники.

В последнее время специалисты гуманитарных наук считают, что наука — производительная сила. При этом имеется в виду прежде всего естествознание. Хотя наука и не производит непосредственно материальную продукцию, но очевидно, что в основе производства любой продукции лежат научные разработки. Поэтому, когда говорят о науке как о производительной силе, то принимают во внимание не конечную продукцию тоге или иного производства, а ту научную информацию — своего рода продукцию, на базе которой и организуется, и реализуется производство материальных ценностей.

Учитывая такой важный показатель, как количество научной информации, можно сделать не только качественную, но и количественную оценку временного изменения данного показателя и, таким образом, определить закономерность развития науки.

Количественный анализ показывает, что темп развития науки как в целом, так и для таких отраслей естествознания, как физика, биология и т.п., а также для математики, характеризуется приростом на 5—7% в год на протяжении последних 300 лет. При анализе учитывались конкретные показатели: число научных статей, научных сотрудников и т.д. Такой темп развития науки можно охарактеризовать и по-другому. За каждые 15 лет (половина средней разницы в возрасте между родителями и детьми) объем научной продукции возрастает в е раз (е = 2,72 — основание натуральных логарифмов). Это утверждение составляет сущность закономерности экспоненциального развития науки.

Из данной закономерности вытекают следующие выводы. За каждые 60 лет научная продукция увеличивается примерно в 50 раз. За последние 30 лет такой продукции создано приблизительно в 6,4 раза больше, чем за всю историю человечества. В данной связи к многочисленным характеристикам XX в. вполне оправданно можно добавить еще одну — «век науки».

Совершенно очевидно, что в пределах рассмотренных показателей (их, конечно, нельзя считать исчерпывающими для характеристики сложной проблемы развития науки) экспоненциальное развитие науки не может продолжаться бесконечно долго, иначе за сравнительно небольшой интервал времени, в ближайшем будущем все население земного шара превратилось бы в научных сотрудников. Как отмечалось в предыдущем параграфе, даже в большом числе научных публикаций содержится сравнительно небольшое количество по-настоящему ценной научной информации. И не каждый исследователь вносит существенный вклад в подлинную науку. Дальнейшее развитие науки будет продолжаться и в будущем, но, не за счет экстенсивного роста числа научных сотрудников и числа производимых ими научных публикаций, а за счет привлечения прогрессивных методов и технологий исследования, а также повышения качества научной работы.

Сегодня, как никогда, важна развернутая работа не только и не столько по критике и переосмыслению прошлого, сколько по исследованию путей в будущее, поиску новых идей и идеалов. Помимо вопросов экономики, это, наверное, самый значительный социальный заказ отечественной науке и культуре. Прошлые идеи себя исчерпывают или исчерпали, и если мы не заполним образовавшуюся пустоту, то она будет занята еще более старыми представлениями и фундаментализмом, утвержденными уже силой и авторитетом власти. Именно в этом состоит сегодня вызов разуму, уход от которого мы наблюдаем.

 

 

 

2. РАСКРЫТЬ СУТЬ ПРОТИВОРЕЧИЙ СОВРЕМЕННОЙ НАУКИ

 

Миг наибольшего торжества науки, свидетельствовавший о ее мощи, был в то же время началом ее кризиса, потому что создание и применение атомного оружия вело к разрушению и уничтожению. Затем возникла экологическая проблема. Виновны в ней не столько сама наука, сколько цели, которые перед ней ставились, а также нормы, методы и средства, в соответствии с которыми она развивалась.

Характерные свойства науки, определяют ее противоречия и ограничения. Так фрагментарность науки означает, что наука — это определенная проекция на определенную часть мира. «Желать, чтобы наука охватывала природу, значило бы заставить целое войти в состав своей части», — предостерегал великий французский математик Анри Пуанкаре1. Наука решает частные проблемы и дает относительные ответы на частные вопросы, которые (ответы) подтверждаются опытом. Наука не отвечает на вопросы: из чего состоят кварки? Откуда произошло первовещество? Что было до космоса? Что за пределами расширяющейся Вселенной? Конечно или бесконечно пространство и время? Желающим узнать ответы на эти вопросы следует обращаться к другим отраслям культуры, которые претендуют на абсолютную истину.

Еще древние философы делили все утверждения на знание и мнение. Знание, или наука, по Аристотелю, может быть двух родов — либо демонстративным, либо интуитивным. Демонстративное знание представляет собой знание причин. Оно состоит из утверждений, которые могут быть доказательствами, т. е. демонстративное знание — это заключения силлогистическими доказательствами, или демонстрациями. Интуитивное знание состоит в схватывании «неделимой формы», сущности или сущностной природы вещи. Интуитивное знание является первоначальным источником всей науки, поскольку оно формирует первоначальные «базисные посылки» для всех доказательств (демонстраций). «Для всего без исключения доказательства быть может, ведь иначе приходилось бы идти в бесконечность», — писал Аристотель «Метафизике». Современные методологи науки принимают это положение и соглашаются идти в бесконечность. «Другими словами, мы знаем, что наши научные теории навсегда должны остаться только гипотезами, но во многих возможных случаях мы можем выяснить, новая гипотеза лучше старой или нет. Дело в том, что если они различны, то они должны вести к различным предсказаниям, которые, как правило, можно проверить экспериментально. На основе такого решающего эксперимента иногда можно обнаружить, что новая теория приводит к удовлетворительным результатам там, где старая оказалась несостоятельной. В результате можно сказать, что в поиске истины мы заменили научную достоверность научным прогрессом. Дело в том, что наука развивается не путем постепенного накопления энциклопедической информации, как думал Аристотель, а движется значительно более революционным путем. Она прогрессирует благодаря смелым идеям, выдвижению новых, все более странных теорий (таких, как теория, по которой Земля не плоская, и «метрическое пространство» не является плоским) и ниспровержению прежних теорий. Однако такой подход к научному методу означает, что в науке нет «знания» в том смысле, в котором понимали это слово Платон и Аристотель, т. е. в том смысле, в котором оно влечет за собой окончательность. В науке мы никогда не имеем достаточных оснований для уверенности в том, что мы уже достигли истины. То, что мы называем «научным знанием», как правило, не является знанием в платоновско-аристотелевском смысле, а, скорее, представляют собой информацию, касающуюся различных соперничающих гипотез и способа, при помощи которого они выдерживают разнообразные проверки. Это, если использовать язык Платона и Аристотеля, информация, касающаяся самого последнего и наилучшим образом проверенного научного «мнения». Такое воззрение означает также, что в науке не существует доказательств (за исключением, конечно, чистой математики и логики). В эмпирических науках, а только они и могут снабжать нас информацией о мире, в котором мы живем, вообще нет доказательств, если под «доказательством» имеется в виду аргументация, которая раз и навсегда устанавливает истинность теории. (А вот что здесь есть, так это опровержения научных теорий»)1. К этому добавляются еще и противоречия, имеющие место внутри самого процесса познания. Природа едина, а науки разделены на отдельные дисциплины. В природе все связано со всем, каждая наука занимает свою полочку. «Существуют отдельные науки., а не наука вообще как наука о действительном, однако каждая из них входит в мир, беспредельный, но все-таки единый в калейдоскопе связей»2.

<

Объекты действительности функционируют как целостные образования, а наука развивается путем абстрагирования некоторых свойств этих объектов, принимаемых за наиболее важные. Основой структуры научного познания (что особенно характерно для наиболее развитых отраслей естествознания) является анализ предмета исследования, т. е. выделение абстрактных элементарных объектов и последующий синтез из этих абстрактных элементов единого целого в форме теоретической системы. По мнению Б. Рассела, «научный прогресс осуществляется благодаря анализу и искусственной изоляции. Возможно, как считает квантовая теория, что существуют границы правомерности этого процесса, но, если бы он не был обычно правильным, хотя бы приблизительно, научное познание было бы невозможно»3.

Ситуация в области исследования экологической проблемы в практическом плане, как и ситуация в квантовой механике в теоретической, ставит под вопрос правомерность абсолютизации процесса искусственной изоляции и анализа, и многие ученые именно эти черты науки считают ответственными за экологические трудности.

С критикой аналитической направленности науки в последнее время приходится сталкиваться все чаще. Эта ее черта признана фундаментальной и оценивалась по большей части положительно в истории науки, хотя известна и другая ее оценка. Критиковали аналитическую направленность науки Гете, Монтень и другие писатели, ученые, философы. С аналитического расчленения Универсума начинается наука. Как пишет В. Вайскопф, «наука стала развиваться, когда люди начали удерживать себя от общих вопросов, таких как: «Из чего состоит материя? Как возникла Вселенная? В чем сущность жизни?» Они стали задавать вопросы частного характера, например: «Как падает камень? Как вода течет по трубе?» и т. д.» 1.

В областях, которые наиболее доступны аналитическому расчленению, как, например, физика, наука, достигает наибольшего успеха, и эти области становятся как бы эталонами знания. Мечтой Т. Гоббса было свести все науки к физике, а Ф. Бэкон называл физику «матерью наук». В ХХ веке эти мечты воплотились в методологической концепции «единой науки», которая возникла бы на базе физики (физикализм). Программа сведения всего научного познания к физическому, получившая название редукционизма, не могла быть воплощена в жизнь, поскольку каждая область реальности обладает своей спецификой и не может быть сведена ни к какой другой.

«Проблема необратимости», «парадокс времени» — одно из глубочайших противоречий современной науки, осознанное во второй половине XIX века. Противоречие это выступает между необратимостью многочисленных феноменов реального мира и обратимостью фундаментальных законов классической механики Ньютона-Гамильтона, описывающей фундаментальный уровень мира посредством уравнений, инвариантных относительно инверсии времени. (Симметричны во времени также уравнения теории относительности и квантовой механики.)

Здесь уместно отметить, что аналитизм, лежащий в самом фундаменте научного подхода к действительности, вполне отвечает стремлению человека практически овладеть предметным миром, поскольку сама преобразовательная деятельность в своей сущности также преимущественно аналитична. С этой точки зрения вполне понятно восхищение аналитическим методом (и физикой, в которой этот метод наиболее полно воплотился), которое испытывал Ф. Бэкон.

Конечно, делать отсюда вывод, что с помощью науки нельзя познать действительность или что наука ничего не дает для решения фундаментальных проблем человеческого существования, значит впадать в крайность. Выигрыш в четкости познания деталей в общем случае не обязательно должен вести к проигрышу в точности познания целостной картины мира. Но не следует забывать об упоминавшемся относительном характере научных истин, находящем свое выражение в следующем парадоксе познания: знание в наиболее четкой и логичной форме достигается через науку и в более общем плане — через рациональное мышление, но оно в определенной мере и ответственно за разрушение (по крайней мере, идеальное) мира.

Итак, один из гносеологических корней экологического кризиса — чрезмерный аналитизм научного мышления, который в стремлении все дальше проникнуть в глубь вещей таит в себе опасность отхода от реальности, от целостного взгляда на природу. Искусственная изоляция какого-либо фрагмента реальности дает возможность его углубленного изучения, однако при этом не учитываются связи этого фрагмента с его средой, и данное обстоятельство, которое может оказаться малосущественным в рамках конкретного исследования, влечет за собой важные негативные последствия, когда результаты подобного исследования вовлекаются в практику человеческой преобразовательной деятельности.

Аналитизм внутри конкретных научных дисциплин находит свое продолжение в аналитической направленности развития науки в целом как особой формы постижения мира. Фундаментальной особенностью структуры научной деятельности, вытекающей из ее преимущественно аналитического характера, является разделенность науки на обособленные друг от друга дисциплины. Это, конечно, имеет свои положительные стороны, поскольку дает возможность изучать отдельные фрагменты реальности, но при этом упускаются из виду связи между отдельными фрагментами, а в природе, как известно, «все связано со всем». А каждый акт изменения человеком природной среды не ограничивается какой-либо одной ее областью, а имеет, как правило, большие отдаленные последствия.

Разобщенность наук особенно мешает сейчас, в эпоху быстротекущей дифференциации научного знания, выявилась необходимость комплексных интегративных исследований. Чрезмерная специализация так не может помешать эволюции науки, как чрезмерная специализация животных приводит к созданию тупиковых направлений в биологической эволюции.

 

3. РАСКРЫТЬ СУТЬ ПРИНЦИПОВ СУПЕРПОЗИЦИИ, НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ, ДОПОЛНИТЕЛЬНОСТИ

 

Принцип суперпозиции — принцип, определяющий значение некоторой физической величины, формируемой двумя или более физическими величинами той же природы.

Принцип неопределенности Гейзенберга — в квантовой физике так называют закон, который устанавливает ограничение на точность (почти)одновременного измерения
переменных состояния, например положения и импульса частицы. Кроме того, он точно определяет меру неопределенности, давая нижний (ненулевой) предел для произведения дисперсий измерений.

В более общем смысле, соотношение неопределенности возникает между любыми переменными состояния, определяемыми некомутирующими операторами. Это — один из краеугольных камней квантовой механики, который был открыт Вернером Гейзенбергом в 1927 г.

Дополнительности принцип – сформулированное Н. Бором положение, сыгравшее важную роль в становлении квантовой механики, согласно которому получение экспериментальных данных об одних физических величинах, описывающих микрообъект (например, электрон, протон, атом), неизбежно связано с изменением таких данных о величинах, дополнительных к первым. Такими взаимно дополнительными величинами являются, например, координата и импульс частицы. Принцип дополнительности содержится в принципе неопределённостей, математическим выражением которого являются неопределённостей соотношения.

 

 

 

 

 

 

4. ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ В МАКРОСКОПИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ

 

Энергия — единая мера различных форм движения материи. Механическая энергия и внутренняя энергия — это только две из многих форм энергии. Все, что может быть превращено в какую-либо из этих форм, есть тоже форма энергии.

Возможны два качественно различных способа передачи энергии от одного макроскопического тела к другому — в форме работы и в форме теплоты (путем теплообмена). Первый закон термодинамики устанавливает эквивалентность этих двух способов передачи энергии, утверждая, что изменить внутреннюю энергию тела можно любым из этих способов.

Передача энергии путем теплообмена между телами обусловлена различием температур этих тел. Энергия, получаемая телом в форме теплоты, может непосредственно пойти только на увеличение его внутренней энергии.

Невозможен вечный двигатель (перпетуум мобиле) первого рода. Это является следствием I начала термодинамики.

Всеми явлениями природы управляет закон сохранения и превращения энергии: «энергия в природе не возникает из ничего и не исчезает: количество энергии неизменно, она только переходит из одной формы в другую».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ ЛИТОСФЕРЫ: РЕСУРСНАЯ, ГЕОДИНАМИЧЕСКАЯ, ГЕОФИЗИКО-ГЕОХИМИЧЕСКАЯ

 

Экологические функции литосферы — это все функции, которые определяют роль и значение литосферы (в том числе подземные воды, газ, нефть, геофизические поля и протекающие в ней геологические процессы) в жизнеобеспечении биоты и, главным образом, человеческого общества. Все виды функциональных зависимостей между природной и техногенно преобразованной литосферой и биотой, так и человеческим обществом, сводится В.Т. Трофимовым и Д.Г. Зилингом к четырем функциям: ресурсной, геодинамической, геофизической и геохимической.

Ресурсная функция верхних горизонтов литосферы заключается в ее потенциальной способности обеспечения потребностей биоты (экосистем) абиотическими ресурсами, в том числе и потребностей человека теми или иными полезными ископаемыми, необходимыми для существования и развития человеческой цивилизации. Причем с позиций биоцентризма потребности человека не должны вступать в противоречие с потребностями биоты в целом.

Понятие «геодинамическая экологическая функция литосферы», характеризует влияние литосферы на состояние биоты, безопасность и комфортность проживания человека. Геодинамическая функция литосферы в экологическом аспекте проявляется в ходе различных геологических процессов (экзогенных — оползней, обвалов, селей, береговой абразии, подтопления и т.д. и эндогенных — землетрясений, вулканических извержений и т.д.), так или иначе влияющих на различные экосистемы, в том числе и человеческое общество. Эти процессы делятся на природные геологические и процессы, вызванные человеком, техногенные — инженерно-геологические.

Геохимическая функция литосферы в экологическом аспекте заключается в ее активном участии в процессах круговорота веществ в природе. Причем одинаково важен анализ обеих сторон круговорота — как вредных, так и полезных для экосистем веществ. Геохимическая транспортировка различных элементов в пределах литосферы и экосистем могут осуществляться различными путями.

6. РАСКРЫТЬ СУТЬ ПРИНЦИПОВ ЭВОЛЮЦИИ, ВОСПРОИЗВОДСТВА И РАЗВИТИЯ ЖИВЫХ СИСТЕМ

 

Процессы, происходящие вокруг нас могут иметь постепенный или взрывной характер. Естественно, что мир достаточно сложен, и провести четкую грань между двумя названными процессам затруднительно, так как отсутствуют объективные критерии. Тем не менее для практической и научной деятельности вполне достаточно противопоставлять взрывные — революционные — процессы процессам постепенным — эволюционным.

Биологическое представление об эволюции предполагает постепенное накопление изменений, приводящее к возникновению новых видов из более древних. Эволюции подвержены не виды в целом, а составляющие их популяции. В отдельно взятой популяции и происходит процесс видообразования. Он не имеет определенной скорости. В условиях быстрого изменения внешней среды эволюция популяции может ускоряться и приводить к возникновению нового вида. А хорошо приспособленные к среде обитания виды будут оставаться неизменными на протяжении миллионов лет при условии постоянства условий обитания.

Эволюционные процессы имеют важное свойство: они необратимы во времени. Потомки рыб «вышли» на сушу; в дальнейшем некоторые млекопитающие вернулись в водную среду обитания. Возврат не привел к деградации рыб, а создал новые виды морских млекопитающих — китов и дельфинов.

Современное состояние биологии еще не достигло такого уровня знания, при котором можно дать четкое определение эволюции. Это результат и бурного развития генетики, дающей все новый и новый материал для теоретического осмысления, и развитие смежных с биологией дисциплин — палеонтологии, экологии. Можно также допустить, что причины кроются в отсутствии в среде биологов гения, равного, а то и превосходящего Ч. Дарвина, способного увидеть за накопленным эмпирическим материалом новую теорию, но возможны и другие объяснения. Реальные теоретические проблемы (кстати, существующие в любых развивающихся науках) не должны принижать статус биологии как современной естественно-научной дисциплины.

Приведем определение эволюции как необратимого развития живой природы, определяемого наследственностью, изменчивостью и естественным отбором, проявляющимся на уровне отдельных особей, но закрепляющимся на популяционном уровне.

Синтетическая теория эволюции строится на следующих принципах и понятиях:

– элементарной «клеточкой» биологической эволюции является не организм, не вид, а популяция. Именно популяция — та реальная целостная система взаимосвязи организмов, которая обладает всеми условиями для саморазвития, прежде всего способностью наследственного изменения в системе биологических поколений. Популяция — это. элементарная эволюционная структура. Через изменение ее генотипического состава осуществляется эволюция вида;

– элементарный эволюционный материал — это мутации (мелкие дискретные изменения наследственности), обычно случайно образующиеся. В настоящее время выделяют генные, хромосомные, геномные (изменения числа хромосом и др.), изменения внеядерных ДНК и др.;

– наследственное изменение популяции в каком-либо определенном направлении осуществляется под воздействием элементарных эволюционных факторов, таких как: мутационный процесс, поставляющий элементарный эволюционный материал; популяционные волны (колебания численности популяции в ту или иную строну от средней численности входящих в нее особей); изоляция (закрепляющая различия в наборе генотипов и способствующая делению исходной популяции на несколько новых, самостоятельных популяций); естественный отбор.

Естественный отбор — ведущий эволюционный фактор; именно он направляет эволюционный процесс. Отбор действует на всех стадиях онтогенеза особей данного вида. Существуют разные формы естественного отбора: движущий — благоприятствующий лишь одному направлению изменчивости, когда происходит дивергенции дочерних форм; дизруптивный — разрывающий, благоприятствующий двум или нескольким направлениям изменчивости; стабилизирующий — благоприятствующий сохранению в популяции оптимального фенотипа и действующий против проявлений изменчивости.

Таким образом, популяции являются подвижными динамическими системами, испытывающими непрерывное и неравновесное воздействие мутационного процесса, флуктуации численности («волн жизни»), полной или частичной изоляции, естественного отбора. В разные периоды жизни в популяции может изменяться степень активности этих факторов, проявляться доминантное давление того или иного из них. Каждая популяция обладает «мобилизационным резервом внутривидовой изменчивости», который включается эволюционными факторами, выполняющими при этом роль пусковых механизмов эволюции. Реализации возможностей такого резерва приводят к появлению внутрипопуляционного полиморфизма, а затем и к возникновению нового вида.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. НЕОБРАТИМОСТЬ ВРЕМЕНИ, САМООРГАНИЗАЦИЯ В ЖИВОЙ И НЕЖИВОЙ ПРИРОДЕ

 

Необратимость времени определяется существованием в мире детерминированных событий, а его течение — существованием случайных событий (поскольку новый момент времени только тогда новый, когда появляется новая информация, значит, происходит какое-нибудь случайное событие).

Под самоорганизацией понимается изменение структуры, обеспечивающее согласованность поведения благодаря наличию внутренних связей и связей с внешней средой.

Самоорганизация – это естественнонаучное выражение процесса самодвижения материи. Способностью к самоорганизации обладают системы живой и неживой природы, а также искусственные системы. Конкретная конфигурация структуры существует только в строго определенных условиях и в определенный момент «движения» сложной системы. Динамика развития систем приводит к последовательному изменению их структур.

Закономерное изменение структуры системы соответственно историческим изменениям соотношений с внешней средой и называется эволюцией.
    Изменение структуры сложной системы в процессе ее взаимодействия с окружающей средой — это проявление свойства открытости как роста возможностей выхода к новому. С другой стороны, изменение структуры сложной системы обеспечивает расширение жизненных условий, связанное с усложнением организации и повышением жизнедеятельности, т.е. приобретением приспособлений более общего значения, позволяющих установить связи с новыми сторонами внешней среды.

Самоорганизация характеризуется возникновением внутренне согласованного функционирования за счет внутренних связей и связей с внешней средой. Причем понятия функция и структура системы тесно взаимосвязаны; система организуется, т.е. изменяет структуру ради выполнения функции.

Структурность и системная организация материи относятся к числу ее важнейших атрибутов, выражают упорядоченность существования материи и те конкретные формы, в которых она проявляется.

Под структурой материи обычно понимают ее строение в макромире, т.е. существование в виде молекул, атомов, элементарных частиц и т.д. Это связано с тем, что человек является макроскопическим существом и для него привычными являются макроскопические масштабы, поэтому понятие структуры ассоциируется обычно с различными микрообъектами.

Проявлениями структурной бесконечности материи выступают:

  • неисчерпаемость объектов и процессов микромира;
  • бесконечность пространства и времени;
  • бесконечность изменений и развития процессов.

    Из всего многообразия форм объективной реальности эмпирически доступной всегда остается лишь конечная область материального мира, которая ныне простирается в масштабах от 10 -15 до 1028 см, а во времени — до 2×109 лет.

    Структурность и системная организация материи относятся к числу важнейших ее атрибутов. Они выражают упорядоченность существования материи и те ее конкретные формы, в которых она проявляется.

    Материальный мир един: мы подразумеваем, что все его части — от неодушевленных предметов до живых существ, от небесных тел до человека как члена общества — так или иначе связаны.

    Известные в настоящее время структурные уровни материи могут быть выделены по вышеперечисленным признакам в следующие области.

    1. Микромир. Сюда относятся:

  • частицы элементарные и ядра атомов — область порядка 10 – 15 см;
  • атомы и молекулы 10–8—10–7 см.

    Микромир – это молекулы, атомы, элементарные частицы — мир предельно малых, непосредственно не наблюдаемых микрообъектов, пространственная разномерность которых исчисляется от 10—8 до 10—16 см, а время жизни — от бесконечности до 10-24 с.

    2. Макромир: макроскопические тела 10–6—107 см.

    Макромир — мир устойчивых форм и соразмерных человеку величин, а также кристаллические комплексы молекул, организмы, сообщества организмов; мир макрообъектов, размерность которых соотносима с масштабами человеческого опыта: пространственные величины выражаются в миллиметрах, сантиметрах и километрах, а время — в секундах, минутах, часах, годах.

    Мегамир — это планеты, звездные комплексы, галактики, метагалактики – мир огромных космических масштабов и скоростей, расстояние в котором измеряется световыми годами, а время существования космических объектов — миллионами и миллиардами лет.

    И хотя на этих уровнях действуют свои специфические закономерности, микро-, макро — и мегамиры теснейшим образом взаимосвязаны.

    3. Мегамир: космические системы и неограниченные масштабы до 1028 см.

    Разные уровни материи характеризуются разными типами связей.

  1. В масштабах 10–13 см — сильные взаимодействия, целостность ядра обеспечивается ядерными силами.
  2. Целостность атомов, молекул, макротел обеспечивают электромагнитные силы.
  3. В космических масштабах — гравитационные силы.

    С увеличением размеров объектов уменьшается энергия взаимодействия.

    Деление материи на структурные уровни носит относительный характер. В доступных пространственно-временных масштабах структурность материи проявляется в ее системной организации, существовании в виде множества иерархически взаимодействующих систем, начиная от элементарных частиц и кончая Метагалактикой.

    Каждая из сфер объективной действительности включает в себя ряд взаимосвязанных структурных уровней. Внутри этих уровней доминирующими являются координационные отношения, а между уровнями — субординационные.

    Таблица – Структурные уровни материи

    Неорганическая природа

    Живая природа

    Общество

    Субмикроэле-ментарный

    Биологический макромолекулярный

    Индивид

    Микроэлементарный

    Клеточный

    Семья 

    Ядерный

    Микроорганический

    Коллективы

    Атомарный

    Органы и ткани

    Большие социальные группы (классы, нации)

    Молекулярный

    Организм в целом

    Государство (гражданское общество)

    Макроуровень

    Популяции

    Системы государств

    Мегауровень (планеты, звездно-планетные системы, галактики)

    Биоценоз

    Человечество в целом

    Мегауровень (метагалактики)

    Биосфера

    Ноосфера

     

    Живая природа также структурирована. В ней выделены уровень биологический и уровень социальный. Биологический уровень включает подуровни:

  • макромолекул (нуклеиновые кислоты, ДНК, РНК, белки);
  • клеточный уровень;
  • микроорганический (одноклеточные организмы);
  • органов и тканей организма в целом;
  • популяционный;
  • биоценозный;
  • биосферный.

    Основными понятиями данного уровня на последних трех подуровнях являются понятия биотоп, биоценоз, биосфера, требующие пояснения.

    Биотоп — совокупность (сообщество) особей одного и того же вида (например, стая волков), которые могут скрещиваться и воспроизводить себе подобных (популяции).

    Биоценоз — совокупность популяций организмов, при которых продукты жизнедеятельности одних являются условиями существования других организмов, населяющих участок суши или воды.

    Биосфера – глобальная система жизни, та часть географической среды (нижняя часть атмосферы, верхняя часть литосферы и гидросферы), которая является средой обитания живых организмов, обеспечивая необходимые для их выживания условия (температуру, почву и т.п.), образованная в результате взаимодействия биоценозов.

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    8. ПРИНЦИПЫ УНИВЕРСАЛЬНОГО ЭВОЛЮЦИОНАЛИЗМА, ПУТЬ К ЕДИНОЙ КУЛЬТУРЕ

     

    Начиная с работ Ч. Ляйеля, Ж.Б. Ламарка и Ч. Дарвина в естествознание начинают проникать эволюционные представления. Они находят применение в космологии — после работ А.А. Фридмана и открытия Э. Хаббла, в физике — начиная с работ Г. Гамова, а также в других науках. За частными случаями проявления эволюционных процессов И. Пригожий, Г. Хакен и другие рассмотрели закономерности самоорганизации — эволюционирования неживой природы.

    Универсальный эволюционизм — философский принцип создания всеобъемлющей научной теории, основанной на Едином Фундаментальном Законе Бытия. Открытие такого Закона позволит изложить всю физику с единой точки зрения. Всеобщая взаимосвязь на основе единого принципа требует рассмотрения Вселенной как единого самоорганизующегося развивающегося объекта. Каждое эволюционное изменение, происходящее как во Вселенной, так и в частных проявлениях, является необратимым процессом.

    Если, подобный подход верен, а ученые уже описали биологические, физические, космические процессы с позиции развития, то-необходимо открыть и всеобщую взаимосвязь между частями протекающих в природе процессов. Возникают предположения о закономерном возникновении жизни на Земле и сознания у человека из физических взаимодействий, происходивших в первые мгновения существования Вселенной. А если это так, то, возможно, в черных просторах космоса находятся огоньки иных форм жизней и сознаний,

    В свете представлений об универсальном эволюционизме особое значение приобретают «странные» взаимосвязи физических констант и условий существования единственной достоверной формы жизни -земной биосферы. Отражение этой взаимосвязи было сформулировано в антропном принципе.

    Противостояние естествознания и гуманитарного знания в конце XX в. уже не такое острое, как в XIX — начале XX в. Проблемы, порожденные применением достижений естествознания, имеют конкретные очертания глобального экологического кризиса, в который уже 30-50 лет погружается человеческая цивилизация. Во мраке этого процесса стало ясно, что излишняя заостренность образования на естественно-научной составляющей имеет пагубные последствия – инженер, ученый, лишенный этических навыков, вырабатываемых гуманитарной деятельностью, представляет угрозу. Он может все — в погоне за минутной выгодой даже разрушить окружающий мир.

    Проникновение естественно-научной составляющей во все области человеческого знания, роль научных и технических проектов в повседневной жизни людей приводят к необходимости изучения студентами гуманитарных специальностей предмета «Концепции современного естествознания».

    Проникновение и взаимосвязь гуманитарных и естественных наук, а равно и стоящих за ними мировоззрений позволяет допустить, что на смену старой, бинарной культуре с противостоянием «естествознание — гуманитарное знание» придет новая, единая культура, соединяющая положительные стороны двухполярной системы и лишенная ее недостатков.

    Взаимопроникновение двух видов человеческого знания несомненно происходит. Но вместе с подобным объединением возник и новый мировоззренческий и культурный конфликт: противостояние науки, разума, логического мышления, с одной стороны, и мифотворчества, поверхностного образования, алогичности — с другой. Наука в двух своих ипостасях — естественного и гуманитарного знания — формировала самостоятельно мыслящую личность. Такой человек не просто размышлял, он делал это самостоятельно, его главной ценностью было получение нового знания. Воспитанный и образованный в духе самостоятельного познания, индивидуум плохо поддается управлению с помощью средств массовой информации — у него имеется собственное мнение. Такого человека необходимо убеждать, им сложно манипулировать.

    С развитием демократических форм правления к участию в политической и культурной жизни получили доступ широкие слои населения, в большинстве своем поверхностно усвоившие культурные ценности познания. На этой благодатной социальной почве стали формироваться предельно упрощенные, а зачастую ложные (т.е. не подтвержденные никакими фактами) представления о мире. Один из законов Мэрфи гласит: «Любая сложная проблема имеет простое, доступное для понимания неправильное решение».

    Единой культуры не получается. Научной культуре, сформированной в предыдущие столетия, начинает противостоять новая философия познания с нелогическими, но эмоциональными, получающими широкую массовую поддержку утверждениями.

    Достижение единой культуры может рассматриваться и как результат глобализации и интегрирования мировых культур в единое целое под воздействием межкультурных, межконфессиональных обменов и глобальной информационной сети, охватившей планету. Однако теоретические предположения наталкиваются на реальность культурного самосознания народов, противостояния глобальной экономической интеграции, конфликтов на этнической и религиозной почве, фактов государственного и международного терроризма.

    Наступление единой культуры не произойдет в ближайшем будущем — слишком сложен и красив окружающий мир для подобного однообразия.

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

     

  1. Акимов О. С. Естествознание. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001.
  2. Вайскопф В. Физика в двадцатом столетии. М., 1977
  3. Горелов А. А. Концепции современного естествознания. — М.: Центр, 2002.
  4. Горохов В.Г. Концепции современного естествознания. — М. : ИНФРА-М, 2000.
  5. Дубнищева Т.Я. и др. Современное естествознание. — М.: Маркетинг, 2000.
  6. Лаптин А.И. Основания современного естествознания: Модельный взгляд на физику, синергетику, химию. — М.: Вузовская книга, 2001
  7. Основные концепции современного естествознания. — М. : Аспект — Пр, 2001.
  8. Поппер К. Открытое общество и его враги. Т. II, М., 1992,
  9. Пригожий И., Стенгерс И. Время, хаос, квант. М., 1994.
  10. Пуанкаре А. О науке. М., 1983,
  11. Рассел Б. Человеческое познание. Его сфера и границы. М., 1957
  12. Соломатин В.А. История и концепции современного естествознания. -Яросл., ДИА-пресс, 2000.
  13. Чайковский Ю.В. Элементы эволюционной диагностики. — М., 1999.
  14. Чебраков Б.Ю., Чебураков С.Ю. Концепции современного естествознания. Краснодар, 2003.
  15. Чумаковский Н.Н., Криворотов С.Б. и др. Основы общей экологии. Краснодар, 2002.
  16. Ясперс К. Смысл и назначение истории. М., 1994

     


     

<

Комментирование закрыто.

MAXCACHE: 1MB/0.00185 sec

WordPress: 22.03MB | MySQL:120 | 2,611sec