close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

526

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова
А.В. Проказников
КОНЦЕПЦИИ
СОВРЕМЕННОГО
ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ
Учебное пособие
Рекомендовано
Научно-методическим советом для студентов,
обучающихся по специальности История
Ярославль 2007
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
УДК 5(075)
ББК Б.я73
П 80
Рекомендовано
Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного издания. План 2007 года
Рецензенты:
кафедра физики Ярославского государственного
технического университета; д-р физ.-мат. наук, зав. лабораторией
Института микроэлектроники и информатики РАН В.М. Мордвинцев
П 80
Проказников, А.В. Концепции современного естествознания :
учебное пособие / А.В. Проказников; Яросл. гос. ун-т. – Ярославль : ЯрГУ, 2007. – 168 с.
ISBN 978-5-8397-0567-8
Целью настоящего пособия является обучение студентов гуманитарных специализаций элементам естественнонаучной грамотности, основным представлениям об основополагающих концепциях различных естественных наук, формирующих единую
картину мира. Наряду с присутствием элементов истории и философии науки, основное содержание пособия представлено как
изложение целостного описания природы на основе научных
достижений, смены методологий, концепций и парадигм в общекультурном и историческом контекстах. Настоящий курс реализован как междисциплинарное описание основных базовых явлений и законов природы и тех научных открытий, которые послужили началом революционных изменений в технологиях и
мировоззрении.
Пособие предназначено для студентов, обучающихся по
специальности 030401 История (дисциплина "Концепции современного естествознания" (блок ЕН), очной формы обучения.
УДК 5(075)
ББК Б.я73
На обложке использована композиция М. Эшера «Звезды»
ISBN 978-5-8397-0567-8
© Ярославский государственный
университет, 2007
© А.В. Проказников, 2007
2
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение ............................................................................................. 7
Вводные замечания ......................................................................... 7
Основные проблемы современного естествознания................. 10
1. Различные модели структуры и развития науки: Кун,
Тулмин, Фейерабенд, Лакатос и другие .............................. 17
1.1. Статическая модель структуры науки ............................ 18
1.2. Модель внешнего функционирования науки (К. Поппер) ... 19
1.3. Модель внутреннего функционирования науки
(И. Лакатос) .......................................................................... 20
1.4. Внешний генезис (развитие) науки (П. Фейерабенд) ......... 21
1.5. Внутренний генезис (развитие) науки (А. Койре) .............. 22
1.7. Модель внешнего развития, модель научных революций
(Т. Кун).................................................................................... 22
1.8. Эволюционная модель внутреннего развития науки
(С. Тулмин) ............................................................................. 24
Контрольные вопросы....................................................... 24
2. Динамика развития науки в Древнем мире ......................... 25
2.1. Наука в Древнем мире ........................................................... 25
2.2. Появление собственно науки ................................................ 26
3. Основные положения концептуального подхода ................. 30
3.1. Соотношение науки и вненаучных форм знания и
познания. Наука, религия и мифология ............................... 30
3.2. Исторические этапы современного познания природы ... 33
3.3. Научный эксперимент как основа
точного естествознания ...................................................... 35
3.4. Математика как универсальный язык и орудие
естествознания ..................................................................... 35
3
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3.5. Системный подход в современном естествознании ......... 37
3.6. Понятие научной картины мира ......................................... 40
Контрольные вопросы....................................................... 41
4. Пути основания классической физики .................................. 42
4.1. Вклад Галилея (1564 – 1642) в основания классической
физики ..................................................................................... 43
4.2. Вклад Ф. Бэкона (1561 – 1626), Р. Декарта (1596 – 1650)
в философские основы механистической картины
и физический и математический формализм.
Законы И. Кеплера (1571 – 1630) ......................................... 44
4.3. Роль Ньютона (1643 – 1727) в создании классической
физики ..................................................................................... 45
4.4. Принцип наименьшего действия .......................................... 48
4.5. Основное содержание механистической картины мира
(МКМ). Связь геометрии с физической картиной мира
(геометрии Эвклида, Лобачевского, Римана) ..................... 48
4.6. Вклад М. Фарадея и Д. Максвелла в изучение
электромагнитных процессов.............................................. 52
4.7. Теория электромагнитного поля и кризис
механистической картины мира (МКМ) ............................ 55
Контрольные вопросы....................................................... 56
5. Развитие современного взгляда на картину мира ............... 57
5.1. Переход от электромагнитной теории Максвелла
к специальной теории относительности (СТО)
Эйнштейна ............................................................................. 57
5.2. Влияние СТО на обновление МКМ ....................................... 61
5.3. Общая теория относительности (ОТО): ее посылки
и выводы ................................................................................. 62
5.4. Трактовка пространства, времени, движения,
вещества в классической физике и теории
относительности Эйнштейна ............................................ 65
4
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
5.5. Основные отличия современной научной картины мира
(СКМ) от МКМ ..................................................................... 66
5.6. Концепция атомизма и элементарные частицы. Эволюция
идей атомизма: от Демокрита до Э. Резерфорда ............ 69
5.7. Пути познания микрочастиц – от протонов до кварков . 73
5.8. Э. Шредингер − один из основателей современной
квантовой механики .............................................................. 76
5.9. Принцип неопределенностей. Зависимость результатов
квантовых измерений от наблюдателя .............................. 79
Контрольные вопросы....................................................... 82
6. Современная космология о начале Вселенной ..................... 83
6.1. Эволюция материи во Вселенной на уровне микро- и
мегамира ................................................................................ 87
6.2. Антропный принцип космологии. Изменения физических
констант................................................................................ 88
6.3. Научные основания представлений о существовании
жизни и цивилизаций во Вселенной...................................... 91
6.4. Проблема поиска жизни во Вселенной ................................ 92
6.5. Проблема поиска внесолнечных планетных систем ......... 93
6.6. Проблема поиска цивилизаций.............................................. 96
6.7. Эволюция планетных систем ............................................... 98
Контрольные вопросы..................................................... 100
7. Кибернетика .............................................................................. 101
7.1. Кибернетика: возникновение, назначение, специфика ... 101
7.2. Исходные понятия кибернетики........................................ 103
7.3. Понятие и роль энтропии в термодинамике................... 105
7.4. Информация: количественная и качественная
характеристики .................................................................. 107
8. Синергетика .............................................................................. 110
8.1. Идея синергетики ................................................................ 110
5
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
8.2. И. Пригожин: пути разработки
теории самоорганизации .................................................... 111
8.3. Г. Хакен: пути разработки теории синергетики ............ 115
8.4. Значение синергетики для других наук .............................. 117
9. Био- и нанотехнологии ............................................................ 124
Контрольные вопросы..................................................... 127
Заключение .................................................................................... 128
Приложения................................................................................... 130
Приложение № 1. "Механистическое" описание исторических
процессов. Непрерывное и дискретное ............................. 131
Приложение № 2. "Энтропийное" описание
исторических процессов. Системы с большим числом
степеней свободы ................................................................ 133
Приложение № 3. "Закономерный" ход истории
как последовательности случайных событий.................. 134
Приложение № 4. "Утилитаризм" – социальная парадигма
западного общества. Система, воплощенная в жизнь .. 137
Приложение № 5. "Скептицизм" − одна из философских
основ познания ..................................................................... 140
Приложение № 6. Отражение научных концептуальных
понятий в произведениях культуры; влияние уровня
развития, характерного для конкретной эпохи, на
художественное восприятие ............................................. 142
Приложение № 7. Закон распределения случайных явлений
(закон Пуассона). Обсуждение универсальности
категории «случайного» в устройстве мироздания ........ 150
Приложение № 8. Древнекитайское учение даосизм .............. 153
Приложение № 9. Понятие времени и причинности в
психологии и физике ............................................................ 159
ЛИТЕРАТУРА .............................................................................. 164
6
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Введение
"…Существует общая единая эволюционная
нить, проходящая от материи к жизни и разуму. Определенные общие законы продолжают повторяться
в каждой из этих областей, и мы могли бы начать с
рассмотрения этих необыкновенных законов".
«Краткая история всего» Кен Уилбер1
"Наставлять юношество трудно, потому что в
смысле уразумения приходится, не считаясь с возрастом, забегать вперед и, не дожидаясь зрелости
рассудка, сообщать такие знания, которые в естественном порядке могли бы быть усвоены лишь более искушенным и изощренным умом. Отсюда возникают вечные предрассудки в школах, более
упорные и часто более нелепые, чем обычно встречающиеся, и скороспелая болтливость юных мыслителей, отличающаяся большей слепотой, чем
всякое другое самомнение, и более неисцелимая,
чем невежество. Тем не менее, совершенно избежать этой трудности нельзя…"
И. Кант2
Вводные замечания
1. В современных социальных утопиях и антиутопиях в научно-технической и общечеловеческой сферах, как правило, с
различной степенью детальности рассматриваются всевозможные
проблемы современности и будущего человечества. Анализируя с
подобной точки зрения прошлое человечества и сравнивая его с
настоящим, приходится констатировать, что в настоящее время
1
Уилбер К. Краткая история всего. М.: АСТ, Астрель, 2006. 476 с.
Кант И. Метафизические начала естествознания. Уведомление о расписании лекций на зимнее полугодие 1765/1766 г. М.: Мысль, 1999. C. 721.
2
7
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
несколько изменилась система ценностей, хотя основные устремления отдельного человека остались практически неизменными.
Научно-технический поиск в представлениях человека современного общества занимает то же место и связан с теми же мечтами
о счастьи, бессмертии, изобилии жизненных благ, справедливом
порядке на земле, что и поиски чудодейственной чаши Грааля,
которыми занимались знаменитые рыцари артуровского Круглого Стола при помощи неутомимого, незаменимого и всемогущего
волшебника Мерлина. Таким образом, область научно-технического знания во многом мифологизируется общественным сознанием современного человечества. Это свидетельствует о том, что
такие явления, как мифология, наука и религия имеют общие
корни как в устройстве и организации человеческого общества,
так и в его сознании.
2. Кризис исторического материализма. В XX веке в России
доминирующим учением, претендующим дать ответы на общие
вопросы, был диалектический материализм. Основанный на диалектическом материализме исторический материализм провозгласил наступление эпохи коммунизма в середине 80-х годов
ХХ века, который, однако, так и не был построен. Поэтому возникла необходимость введения в курс высшего образования новых общих мировоззренческих подходов, основанных на научнофилософских принципах, а не на политико-философских, идеологических взглядах.
3. В предлагаемом курсе "Концепции современного естествознания" продемонстрировано, что изменения в современной научной картине мира во многом обусловлены постоянными изменениями в окружающем нас миропорядке. Это заставляет человечество постоянно вырабатывать новые взгляды как на вновь
открываемые явления, так и модифицировать старые, казалось
бы, устоявшиеся воззрения.
4. Предлагаемый подход использует, в частности, современные психологические системы, разработанные в рамках нейролингвистического программирования (НЛП)3. Согласно подходам
НЛП "у каждого человека есть убеждения относительно тысяч
3
Бавистер С., Викерс А. Основы НЛП. М.: Издат. торг. дом "Гранд",
2005. C. 99.
8
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
разных концепций: времени, истории, прошлого, будущего, причинно-следственных связей и т.п. И поскольку у нас есть все эти
убеждения, мы действуем в их рамках. Они − это карта, по которой мы оцениваем собственную территорию. Убеждения − это
ментальные карты, управляющие нашей жизнью, эмоциями, здоровьем, навыками и повседневными поступками. И этим картам
подчинена сама наша жизнь". Согласно взглядам последователей
философского учения "холизм", внутренняя картина мира представляет собой левый верхний сектор единой картины мира, представленной "внутри" наблюдателя. Эти взгляды будут рассмотрены в конце данного пособия. Здесь же отметим важность индивидуальной картины мира в жизни каждого конкретного человека.
5. Цель настоящего пособия − предложить современную концептуальную научную картину мира, с одной стороны, и предоставить возможность, с другой стороны, конструировать из основных ее ячеек, как из детских кубиков, свои личные взгляды, сообразуясь с общими, традиционными подходами и конкретными
решаемыми задачами в различных областях. Каждый изучивший
программу "Концепции современного естествознания", ознакомившись с историей развития науки и ее основных понятий, может самостоятельно выработать свою собственную систему концептуальных установок на основные категориальные понятия
(пространство, время, материя, детерминизм, случайность, информация, жизнь, разум и др.) на основании современных достижений естественных наук (физики, математики, биологии), которые излагаются в настоящем курсе. Таким образом, автор настоящего пособия надеется, что оно послужит не катехизисом
непреложных истин, а поможет формированию новых идей как в
научной деятельности, так и в повседневной жизни. Данное пособие ориентировано главным образом на историческую специализацию и, в меньшей степени, на психологическую специализацию студентов.
6. При реконструкции исторических событий для понимания
глубинной логики происходящего необходимо учитывать помимо
объективных исторических факторов тот факт, что логика мышления и восприятия окружающего мира в прежние века были
иными. Прежде всего, это касается мировоззренческого аспекта,
9
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
то есть взаимодействия человека с окружающей средой и отношения к этому действующего субъекта. Мировоззренческий аспект тесно связан с достижениями науки и техники в данный период, а также с областью деятельности человека, генерирующей
основные идеи, которые задают основной стиль эпохи, так как
пронизывают весь стиль мышления данного отрезка времени.
Наука, являясь одной из ветвей общей культуры, всегда оказывала влияние на уровень жизни и общения в человеческом обществе. Настоящее пособие призвано помочь найти правильные направления и ориентиры для адекватной оценки различных исторических событий.
Наиболее плодотворным, по мнению автора, является структурный подход к излагаемому материалу, поскольку единство
мира во всем его многообразии состоит не в том, что он построен
из одних и тех же составных частей, а в том, что в основе его построения лежат сходные структуры. Эти структуры в равной
мере присущи различным областям мироздания, то есть в какойто мере являются универсальными. В связи с этим изучение любой части целого открывает закономерности, заложенные в основе других его частей.
Приступая к изучению предлагаемого курса, следует подчеркнуть, что если вы ничего не хотите, то автор данного пособия
ничего и не может вам предложить.
Основные проблемы
современного естествознания
"Триумф человеческого гения
проявляется в том, что он способен
понять то, что не в силах вообразить".
Л.Д. Ландау
Окружающий нас мир настолько привычен, настолько естественной кажется идея о том, что он не только существует, но и
является таким, каким мы его видим (воспринимаем), что подвергнуть это сомнению кажется нелепым. Однако основания для
10
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
этого есть. Будем для определенности говорить о зрении, хотя все
нижеследующее относится и к другим органам чувств. Что такое
"видеть"? На оптический детектор (глаз), которым оснащен человек, поступают сигналы. Они проходят через линзу (хрусталик) и
попадают на чувствительные элементы (палочки и колбочки), которые реагируют так или иначе в зависимости от энергии (длины
волны, цвета) сигнала, вырабатывая соответствующий электрический сигнал. Эти обработанные сигналы по кабелю (зрительному
нерву) поступают в процессор (мозг), где по определенным правилам превращаются в целостную картину – картину окружающего мира. Что это за правила, сказать трудно, однако не вызывает сомнения тот факт, что они сообщаются каждому отдельному
"процессору" в период его обучения4.
Аргументом в пользу применимости такой механистической
модели человеческого восприятия является существование реального Маугли − человеческого ребенка, воспитанного животными. Вновь попав к людям в возрасте нескольких лет, такой ребенок оказывается неспособным вести человеческий образ жизни, не говоря уже об освоении речи. Его способ отбора и
обработки сигналов из окружающего мира настолько радикально
отличается от человеческого, что установить с ним контакт оказывается невозможно5.
Таким образом, правила восприятия, а затем правила поведения, а затем способ общения передаются человеку в процессе его
воспитания прямо с момента рождения. Все мы проходим через
это и в результате воспринимаем мир примерно одинаково. Примерно потому, что на примере людей искусства мы можем обнаружить различия в восприятии. Итак, существует некая "резидентная программа" восприятия, вводимая в сознание человека в
процессе его обучения. При вводе какой-либо иной программы
мы могли бы увидеть иной мир. Будем называть это первым
уровнем отражения, фактически, неосознаваемым, бытовым. Попытка описать воспринимаемый мир требует введения имен,
терминов, а затем и языка, подчиняющегося некоторым общим
4
Сипаров С.В. Концепции современного естествознания // http://www.
philosophy.ru/edu/ref/kse/Siparov .
5
Там же.
11
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
правилам (в буквальном смысле − правилам грамматики). Стремление, с одной стороны, обобщить, а с другой − максимально упростить (формализовать) эти правила приводит к введению математики в качестве языка описания внешнего мира. Отметим, что
возможность введения описания на языке математики имеет место прежде всего для измеримых величин. Всевозможные проявления этого мира пытаются формулировать в виде законов, выраженных с помощью формул. Это − второй уровень отражения,
уже вполне осознаваемый, как говорят, научный. Для построения
непротиворечивого описания необходимо иметь общий фундамент, и это − система аксиом или та или иная концепция, лежащая
в основе такого описания6.
Хотелось бы подчеркнуть важность осознания того, что в основе любого описания проявления внешнего мира лежит концепция. То, что несмотря на свою очевидность, она является условной, мы рассмотрим на следующем примере.
Мир Роршаха
В этом примере мы будем предполагать только, что мир существует и мы можем его воспринять. Убедимся, что окружающий нас мир мог бы быть совсем иным7.
В известном психологическом тесте Роршаха на лист бумаги
наносится чернильная клякса, после чего лист сгибают пополам
так, чтобы получилось симметричное, хотя и бесформенное, изображение, и испытуемому предлагается сказать, что он видит на
бумаге. В зависимости от ассоциаций испытуемого делается вывод о его психологических особенностях. Если предложить ему
нанести несколько точек или линий в соответствии с тем, что он
видит, а затем показать то, что получилось, другому человеку, то
этот последний увидит то же, что и первый (хотя если предъявить ему исходное пятно, его ответ вполне может оказаться другим). Предложим и ему нанести на это пятно с точками и линиями, оставшимися от первого, также и свои точки и линии в соответствии с его восприятием, а затем следующему и т.д. В конце
6
Сипаров С.В., Концепции современного естествознания, http://
www.philosophy.ru/edu/ref/kse/Siparov .
7
Там же.
12
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
концов возникнет подробная развернутая картина с массой деталей, не опознать которую будет невозможно. Если же второму
испытуемому показать исходное пятно, и, убедившись, что он
увидел не то, что первый, дать ему карандаш и вновь повторить
всю процедуру с последующими испытуемыми, то в результате
мы вновь увидим подробную развернутую картину, но уже совершенно другую8.
Когда естествоиспытатель формирует свое представление о
явлении, а затем проверяет его экспериментально, трактуя происходящее соответствующим образом, происходит нечто, подобное
внесению дополнительных линий в пятно Роршаха. Используя для
описания явления формализованную в соответствии с человеческой логикой структуру (в особенности математическую), наблюдатель способствует превращению "мнения" в "факт", доступный
для восприятия другим человеком. При "нанесении новых линий"
(проведении новых соответственно трактуемых экспериментов)
все большее число людей видит то, что увидел первый, происходит материализация, а иногда и техническая реализация идеи. Такова философская сторона роли наблюдателя в физическом эксперименте. Обратим внимание на обстоятельство, существенно
влияющее на материализацию идеи: чтобы сообщить свое видение
мира другому человеку, другому сознанию, используется язык,
обладающий свойством непротиворечивости9.
Таким образом, из хаоса сигналов выбирается некоторая картина, которая затем объективируется путем надлежащего выбора
экспериментов и демонстрации их другому наблюдателю с использованием непротиворечивого языка. Вообще говоря, человеческое сознание, обладающее весьма строгим и a'priori не присущим миру языком логики и математики, не столько отражает,
сколько формирует сначала картину мира на основе той или
иной концепции, а затем, раз уж мы умудряемся заставить эту
картину "работать" на себя, и сам мир10.
8
Сипаров С.В., Концепции современного естествознания, http://
www.philosophy.ru/edu/ref/kse/Siparov .
9
Там же.
10
Там же.
13
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Современная наука согласна с мнением о саморазвитии как
об основе Вселенной. Каждый структурный уровень строения
превосходит и включает в себя своего предшественника. Каждый
уровень включает основные характеристики предыдущего уровня, а затем добавляет свои собственные отличительные и определяющие особенности, свой собственный облик. Структурное
единство мира отражается в том, что например, элементарные
структурные единицы мироздания – нуклоны – состоят из кварков, ядра атомов состоят из нуклонов, атомы состоят из ядер и
электронов. Атомы – части молекул, молекулы – части клеток,
клетки – части индивидуальных организмов, организмы – части
семей, семьи – части культур, культуры части целостной био- и
ноосферы.
Структурную сходность строения мира продемонстрируем также на примере спиральных структур, которые пронизывают все мироздание. Рассмотрим числовую последовательность 1,
1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, …, называемую числами Фибоначчи. Эта последовательность определяется условиями: u1 = 1,
u2 = 1, un+1 = un + un+1 (для каждого натурального числа n >1). Ее
члены и являются числами Фибоначчи. Они возникают в самых
разных математических ситуациях – комбинаторных, числовых,
геометрических. Последовательность эта характеризуется тем,
что последующий элемент этой последовательности определяется
ближайшим к нему элементом и ближайшим соседом этого соседа. Эти числа часто встречаются в различных спиральных формах, которыми так богат, например, мир растений; черенки листьев примыкают к стеблю по спирали, которая проходит между
двумя соседними листьями: 1/3 полного оборота – у орешника,
2/5 – у дуба, 3/8 – у тополя и груши, 5/13 – у ивы; чешуйки на
еловой и сосновой шишках, ячейки на ананасе и семена подсолнечника расположены спиралями, причем количества спиралей
каждого направления также, как правило, числа Фибоначчи. Размножение ряда животных, например, кроликов, также описывается закономерностями чисел Фибоначчи.
Спиральные формы достаточно разнообразны. Рассмотрим
несколько наиболее часто встречающихся спиральных форм.
Спираль Архимеда (r = aϕ – по спирали Архимеда, например,
14
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
идет звуковая дорожка на грампластинке), квадратичная спираль
(r = aϕ2 – теннисный шарик скатывается с грампластинки по
квадратичной спирали), логарифмическая спираль (r = aϕ – ночные бабочки, ориентируясь на точечный источник света, подлетают к нему по логарифмической спирали), спираль Корню, особенностью которой является то, что ее кривизна прямо пропорциональна длине пройденного по ней пути.
При строительстве железных и шоссейных дорог возникает
необходимость связать прямолинейные участки с участками пути, где средства транспорта движутся по дугам окружностей. При
этом важно, чтобы кривизна пути изменялась равномерно, и спираль Корню является идеальной переходной кривой для закругления железнодорожного пути. При этом прямой участок пути
должен переходить в дугу спирали Корню, начиная с ее центра. А
с путем по окружности спираль Корню стыкуется в той ее точке,
где ее кривизна равняется кривизне данной окружности. В физике
освещенность по всей области в случае дифракции Френеля на
полуплоскости удобно определять графически с помощью спирали Корню.
При изучении Египта ученые обнаружили, что три пирамиды
в Гизе выстроены по спирали. Они считали, что это золотосеченная спираль, а не спираль Фибоначчи. Но позже (в 1980-е годы)
было установлено, что там присутствуют обе спирали, наложенные друг на друга.
Спиральное строение ДНК лежит в основе жизненных форм,
и двойные спирали ДНК содержатся в каждой клетке живого организма. Спиральное строение имеет панцирь улитки, морских
раковин, имеется специальный спиральный орган – «улитка» – в
ухе человека, имеет место спиральное строение «рукавов» Галактик, наблюдается историческое развитие человечества в соответствии с формами, схожими со спиральными, и т.д. Так, например,
возвращение к широкому использованию форм рабовладения
(т.е. к формам Древнего мира) произошло практически во всех
развитых странах западного мира, в том числе и в США, в начале
развития капитализма. Большинство капиталистических стран
имели колонии в Африке и Южной Америке (Бельгия – Конго,
Британия – Восточная Африка, Нигерия, Родезия, Южно-Афри15
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
канский союз, Золотой берег, Гамбия, Сьерра-Леоне и др., Германия – Восточная, Юго-западная Африка, Камерун, Франция –
Западная Африка, Мадагаскар и т.д.), где широко использовался
рабский труд. Все это свидетельствует о прохождении определенных, похожих исторических этапов на различных витках спирали истории.
Символика спирали встречается в различных древних культурах со времен палеолита. Символы спирали обнаружены в додинастическом Египте, на Крите, в Микенах, в Месопотамии,
Индии, Китае, Японии, доколумбовой Америке, Европе, Скандинавии, Британии, а также найдены в Океании (но не на Гавайях).
Другим подобным примером универсальности некоторых
структурных форм является закон распределения случайных явлений (закон Пуассона), встречающийся в различных областях
(см. Приложение).
Все перечисленные примеры свидетельствуют об общности
структурных форм построения нашего мироздания. Таким образом, наиболее универсальными в нашем мире являются структурные формы, которые, во-первых, проявляются в различных
областях, а во-вторых, сохраняют свою стабильность на протяжении достаточно значительного периода времени.
Знание основных концептуальных и конкретных закономерностей развития мироздания чрезвычайно важно. Это знание может решающим образом сказаться на судьбах целых цивилизаций. Отметим, что незнание ряда чисто научных фактов способствовало исчезновению целых цивилизаций древности.
Например, вырубка лесов ацтеками привела к нарушению экологического баланса, обезвоживанию местности, непригодности городов для проживания, что способствовало распаду цивилизации
ацтеков. Незнание инками реальных причин ряда астрономических явлений также способствовало угасанию этой древней цивилизации.
16
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1. Различные модели структуры
и развития науки: Кун, Тулмин,
Фейерабенд, Лакатос и другие
"Истина все же скорее возникает из
заблуждения, чем из неясности".
Ф. Бэкон
Существует несколько моделей реконструкций развития науки. Для понимания этих моделей полезны представления о системной работе нашего сознания по формированию целостности
восприятия, развитые в гештальт-психологии.
Основу гештальт-психологии составляет системность формирования зрительного образа. Во время научных революций, когда
начинает изменяться нормальная научная традиция, ученый должен научиться заново воспринимать окружающий мир − в некоторых хорошо известных ситуациях он должен научиться видеть новый гештальт. В своих наиболее обычных формах гештальтэксперименты иллюстрируют только природу перцептивных преобразований. Известны эксперименты с очками, снабженными
линзами, переворачивающими изображение внешнего мира. В какой-то момент после полного хаоса восприятия происходит возвращение к прежнему, целостному видению мира, т.е. происходит
смена гештальта. Смена научных парадигм происходит подобным
образом благодаря в какой-то степени неожиданному и неструктурному событию, подобно переключению гештальта. Хотя мир
не изменяется со сменой парадигмы, ученый после этого работает
в ином мире. Ученый, принимающий новую парадигму, выступает
скорее не в роли интерпретатора, а как человек, смотрящий через
линзу, переворачивающую изображение. Сопоставляя, как и прежде, одни и те же совокупности объектов и зная, что он поступает
именно так, ученый тем не менее обнаруживает, что они оказались
преобразованными во многих своих деталях11.
11
Кун Т. Структура научных революций. М.: Ермак, 2003. 365 с.
17
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обзор богатой экспериментальной литературы наводит на
мысль, что предпосылкой самого восприятия является некоторый
стереотип, напоминающий парадигму. То, что человек видит, зависит от того, на что он смотрит, и от того, что научил его видеть
предварительный визуально-концептуальный опыт.
У ряда авторов по истории и философии науки (в частности,
у В. Лефевра, а также К. Поппера и др.) есть утверждение: так называемые «физические силы» это не реальность, а конструкты,
физические модели. Это положение вытекает у К. Поппера из более общего: «Очень часто объекты науки возникают только тогда,
когда построена модель объекта, высекающая его из потока реальности»… Точку зрения В. Лефевра и др. хорошо иллюстрирует наличие различных подходов к реконструкции истории и философии науки: Т. Куна, С. Тулмина, И. Лакатоса, П. Фейерабенда, А. Койре, К. Поппера и др., т.к. каждый из перечисленных
авторов "высекает" различное видение из одного и того же исторического материала.
1.1. Статическая модель структуры науки
Статическая модель науки была построена в результате неопозитивистской программы построения логики и методологии
науки. Основными исходными пунктами неопозитивистской концепции науки были редукционизм, физикализм и демаркация науки
от метафизики. Редукционизм в первоначальном виде означал,
что теоретический словарь определяется эксплицитно (явным образом) с помощью правил соответствия на базе языка наблюдений.
Этот принцип получил название верификации, т.е. проверки соответствия всех теоретических утверждений опыту или эмпирическим высказываниям. По первоначальному замыслу все теоретические понятия и высказывания, не несущие в себе эмпирического
содержания, должны быть устранены из науки12.
Физикализм как программа создания унифицированной науки − сведение различных языков науки (химического, биологического, психологического, социологического и др.) к языку физи12
Горохов В.Г. Концепции современного естествознания. М.: ИНФРА-М, 2003. С. 18.
18
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ки, а через него, как наиболее легко верифицируемого, − к языку
наблюдения.
Согласно исходному требованию демаркации науки от метафизики, все философские теории и высказывания должны быть
изъяты из науки как бессмысленные, так как они вообще не могут
быть верифицированы, т.е. нельзя судить об их истинности или
ложности.
В работах неопозитивистов (Р. Карнапа, Г. Фейгеля, Ф. Франка, Г. Райхенбаха, К. Гемпеля, Э. Нагеля) сформировалась определенная и достаточно цельная философско-методологическая концепция науки, или, скорее, научной теории, получившая название
стандартной концепции. Научная теория выбрана в качестве единицы методологического анализа в модели теории как сложной
сети. Ее термины − узлы, нити, связывающие их, − определения и
гипотезы, входящие в теорию. Вся эта сеть находится над плоскостью наблюдения и закрепляется с помощью правил интерпретации − нитей, не являющихся частью самой сети. Функционирование теории согласно этой модели происходит за счет движения от
плоскости наблюдения через интерпретационные нити к теоретическим терминам, затем с помощью определений и гипотез − к
другим пунктам теоретической сети, а от них опять через интерпретационные нити спускается к плоскости наблюдения13.
1.2. Модель внешнего функционирования науки
(К. Поппер)
Решая проблему демаркации науки от метафизики (философии), К. Поппер вводит вместо критерия верификации для их разграничения критерий фальсификации, согласно которому теоретические утверждения должны не подтверждаться, а опровергаться опытом. Неопровержимость − это не достоинство, а порок
теории. Имеет место сохранение неопозитивистской традиции на
элиминацию психологизма из науки. Фундамент науки должны
составлять рациональные языковые выражения наших ощуще13
Горохов В.Г. Указ. соч.
19
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ний. Научные теории являются не результатом наблюдения, а
изобретениями, предположениями, смело предшествующими
опыту. Наука − лишь гипотетико-дедуктивная система предложений, имеющая характер объективности или интерсубъективной
проверяемости.
Внешнее функционирование теории состоит в том, что именно при столкновении, как минимум, двух теорий решается вопрос
совершенствования и роста научного знания. Поскольку наблюдение, по К.Попперу, есть всегда наблюдение в свете теорий, опровергаемая теория противостоит не чистому наблюдению, а
другой теории или опровергающей гипотезе. Функционирование
науки характеризуется им как смена одних (опровергнутых) теорий на более смело противостоящие фальсификациям, более
жизненные теоретические конструкции. Историк, следующий
идеям К. Поппера, выискивает крупные, смелые, фальсифицируемые теории и значительные негативные, решающие эксперименты. Внутренние структура и функционирование этих теорий
представляется в этом случае не столь важными14.
1.3. Модель внутреннего
функционирования науки (И. Лакатос)
Метод рациональной реконструкции. Поскольку никакая совокупность человеческих суждений не является рациональной,
рациональная реконструкция никогда не может совпасть с реальной историей науки, которая представляет собой историю событий, выбранных и интерпретированных некоторым нормативным
образом.
Лакатос различает целые и растущие теории. По мере роста
знаний теоретический язык постепенно вытесняет наивный. Совершенствование логического механизма теорий происходит при
столкновении с противоречащими контрпримерами и аномалиями.
Функционирование теории, по Лакатосу, − это результат деятельности отдельных индивидов, но не одного гениального индивида,
14
Горохов В.Г. Указ. соч. С. 26.
20
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
как считал Поппер, а нескольких: одни высказывают догадку, другие выдвигают контрпример, третьи устраняют аномалии и т.д.
Фундаментальной единицей методологического анализа
должна быть не изолированная теория, а исследовательская программа, представляющая собой серию взаимосвязанных теорий.
Именно в пределах исследовательской программы одна теория
должна быть заменена лучшей теорией, имеющей большее эмпирическое содержание, чем предыдущая15.
1.4. Внешний генезис (развитие) науки
(П. Фейерабенд)
Методологический анархизм. Не существует автономного,
независимого языка: каждая теория создает собственный язык
для описания наблюдаемых ситуаций. Понятия языка наблюдений не всегда бывают более понятны, чем теоретические понятия
и поэтому не могут служить средством разъяснения последних.
Если теория отсутствует, показания измерительных инструментов ничего не значат: сначала теория рассказывает о взаимосвязях, имеющихся в мире, и учит, что существует надежная взаимозависимость между показанием инструмента и особой ситуацией,
в которой оказались эти взаимосвязи.
Альтернативные идеи должны черпаться буквально отовсюду:
из других теорий, мифов и современных предрассудков, ухищрений специалистов и маниакальных фантазий. Это означает, что
язык новой теории строится не на фабрике определений двухслойной (неопозитивистской) модели, а является результатом новой
картины мира, создаваемой в обществе совместно философами,
экспериментаторами, теоретиками, драматургами и др. Альтернативные идеи могут быть также взяты и из прошлого: не существует
идеи, сколь бы древней и абсурдной она ни казалась, которая не
могла бы способствовать совершенствованию наших сегодняшних
знаний. Наука, стремящаяся отыскать истину, должна сберегать все
идеи человечества для возможного их использования16.
15
16
Горохов В.Г. Указ. соч. С. 29.
Там же. С. 34.
21
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1.5. Внутренний генезис (развитие) науки
(А. Койре)
То, что с точки зрения неопозитивистов представляет сферу
иррационального развития, для Койре является элементом имманентного развития научной мысли и, следовательно, предметом
рационального объяснения. Для него особенно важно проанализировать воплощение влияния экстранаучных факторов − общего
духовного климата эпохи, философии, религии и т.д. − в процессе
генезиса науки в ее внутренней понятийной структуре. С этой
целью он проводил историко-критический анализ генезиса концептуальных структур науки. Метод историко-критического анализа генезиса концептуальных структур науки А.Койре основывается прежде всего на анализе исходных историко-научных текстов с целью обнаружения точного смысла, который вкладывал в
понятия тот или иной ученый. Для этого Койре обращается к
сравнительному анализу различных изданий, например "Начал"
Ньютона, корректности их переводов, эволюции взглядов ученого в процессе отработки этих текстов, ранним, неопубликованным и неканонизированным работам, интерпретации тех или
иных понятий учениками ученого, их многозначности у самого
ученого, пониманию данного понятия в философской и научной
традиции. Для Койре как историка и философа науки история
поисков истины в исследовании природы даже важнее и увлекательнее, чем проникновение в саму природу вещей, чем представление этой природы в актуальных научных концепциях17.
1.7. Модель внешнего развития, модель
научных революций (Т. Кун)
Основное понятие этой концепции – парадигма, т.е. господствующая теория, задающая норму, образец научного исследования в какой-либо области науки, определенное видение мира
учеными. Парадигма основана на вере. В период нормальной нау17
Горохов В.Г. Указ. соч. С. 37.
22
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ки, которая является весьма детерминированной деятельностью
(парадигма и есть образец нормального исследования), основания
науки не подвергаются сомнению, происходит обычное функционирование науки – рутинное решение стандартных научных
задач. В нормальной науке предусмотрены правила, очерчивающие природу допустимых решений и этапы этих решений. Этот
период характеризуется кумулятивным ростом научного знания.
Главное звено модели развития науки Т. Куна – экстраординарные исследования, которые проводятся, когда профессионалы
уже не могут избежать аномалий, разрушающих существующую
в науке традицию. Происходит смена парадигм, так как ни одно
нормальное научное исследование в развитой науке невозможно
при отсутствии парадигмы. Именно замену одной парадигмы
другой Т. Кун и называет научной революцией, приводящей к
ломке существующих в науке социальных институтов, конфликту
между конкурирующими школами научной мысли, поддерживающими парадигмы. Хотя мир не изменяется с изменением парадигмы, ученый после этого изменения работает в ином мире.
При переходе к новой парадигме ее сторонники, стремясь увековечить ее господство, заново переписывают все учебники и содержащуюся в них историю данной дисциплины. Как только
процедура перекраивания учебников завершается, она неизбежно
маскирует не только роль, но даже существование революций,
благодаря которым они увидели свет.
Парадигмы вообще не могут быть исправлены в рамках нормальной науки. Вместо этого нормальная наука в конце концов
приводит только к осознанию аномалий и к кризисам. А последние разрешаются не в результате размышления и интерпретации,
а благодаря в какой-то степени неожиданному и неструктурному
событию, подобному переключению гештальта. После этого события ученые часто говорят о «пелене, спавшей с глаз», или об
«озарении»18.
18
Горохов В.Г. Указ. соч. С. 42.
23
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1.8. Эволюционная модель
внутреннего развития науки (С. Тулмин)
С. Тулмин выбрал в качестве образца исторической динамики концептуальных изменений представление о "естественном
отборе". При изучении концептуального развития определенной
научной традиции мы сталкиваемся с процессом избирательного
закрепления предложенных научным сообществом интеллектуальных вариантов. Если открытие новой истины может произойти по инициативе отдельных ученых, то развитие новых идей –
дело научного сообщества. В то же время не только выдвижение
и модификация новых идей, но и вообще возможность их появления определяются социокультурными факторами [12].
Вывод: к анализу собственно самого развития имеют отношение только две концепции − С. Тулмина и Т. Куна. Первая
фиксирует эволюцию – внутреннее развитие научных дисциплин,
вторая – внешнее развитие, т.е. механизмы порождения новых
научных дисциплин в условиях зрелой науки посредством научных революций19.
Контрольные вопросы
1. В чем заключается структурное единство мира?
2. Охарактеризуйте основные модели реконструкции истории
и философии развития науки.
3. Расскажите об основах гештальт-психологии.
4. Какова структура научных революций по Т. Куну?
19
Горохов В.Г. Указ. соч. С. 48.
24
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2. Динамика развития науки
в Древнем мире
"Господь начертал Свое Имя и сотворил
Вселенную в 32 мистических шага мудрости
тремя Серафимами: Числами, Буквами и
Звуками, которые пребывают в Нем, Едином
и Неделимом".
Книга "Сефер Йецира"
2.1. Наука в Древнем мире
Анализ качества знаний и представлений о мире, накопленных внутри египетской, вавилонской, шумерской, китайской и
индийской древних культур, говорит о том, что эти цивилизации
вырабатывали конкретные знания в области математики, астрономии на базе определенного практического опыта. Далее они
передавались по принципу наследственного профессионализма –
от старшего к младшему внутри касты жрецов. При этом знание
квалифицировалось как идущее от Бога, покровителя этой касты,
отсюда стихийность этого знания, отсутствие критической позиции по отношению к нему, принятие его практически без доказательства, невозможность подвергнуть его существенным изменениям. Такое знание функционирует как набор готовых рецептов и
толкований, и никто не задается вопросом: как были получены
эти знания и можно ли их изменять, делая более совершенными.
Научные сведения Древнего Египта, в частности, изложены в документе, названном папирус Рхинда, который, очевидно, является копией с оригинала, написанного во времена Двенадцатой династии. В нем объясняется, как обращаться с дробями, как измерять площади, объемы и так далее. Египетская математика была
очень практической и состояла просто из описания правил, данных для индивидуальных случаев (как рецепты в поваренной
книге), без обобщения, присущего грекам тринадцать столетий
25
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
спустя. Кроме того, в этот период появились произведения, которые позднее были названы литературой мудрости, собрание изречений, призванных помочь молодым разобраться в жизни20.
2.2. Появление собственно науки
Появление собственно науки происходит в Древней Греции
в VII – VI вв. до н.э. Наука и философия были тогда едины. В
Древней Греции философия, возникнув из мифологии под влиянием зарождающегося знания и мышления, находилась к мифологии во внешнем, а к наукам – во внутреннем отношениях.
Именно в знаниях, накопленных греками, проявляются те характеристики, которые позволяют говорить о греческом знании о
природе как о науке. Прежде всего к этим характеристикам относятся деятельность по целенаправленному получению новых знаний, наличие специальных людей и организаций для этого, а также наличие соответствующих материалов и технологий по получению этого знания. Цель греческой науки – постижение истины
из чистого интереса к самой истине. Эта наука системна и рациональна. Именно в Греции возникают такие формы познавательной деятельности, как систематическое доказательство, рациональное обоснование, логическая дедукция, идеализация и другие, из которых в дальнейшем и развилась наука. Но
решительный отказ от практической деятельности имел и обратную сторону – неприятие эксперимента как метода познания, что
закрывало дорогу становлению экспериментального естествознания, являющемуся характерной чертой современной науки21.
Развитие греческой науки выражалось прежде всего в развитии философии как учения о природе. Именно здесь на смену
простому созерцанию явлений природы и их наивному толкованию приходят попытки научно объяснить эти явления, разгадать
их истинные причины. Так, один из великих древнегреческих
мыслителей Гераклит Эфесский (ок. 530 – 470 гг. до н.э.) гово20
Концепции современного естествознания / под ред. А.С. Борщова,
М.: Экзамен, 2006.
21
Там же.
26
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
рил: «Мир, единый из всего, не создан никем из богов и никем из
людей, а был, есть и будет вечно живым огнем, закономерно воспламеняющимся и закономерно угасающим…»
В это же время Пифагор Самосский (ок. 580 – 500 гг. до н.э.)
высказал мысль о том, что Земля, как и другие небесные тела,
имеет форму шара. Вселенная представлялась Пифагору в виде
концентрических, вложенных друг в друга прозрачных хрустальных сфер, к которым будто бы прикреплены планеты. В центре
мира в этой модели помещалась Земля, вокруг нее вращались
сферы Луны и других планет.
Именно Пифагор основал, а Платон (426 – 346 гг. до н.э.)
позже развил так называемую математическую модель мира, в
основе которой лежали следующие основные принципы22.
1) Мир – это упорядоченный Космос, чей порядок сродни порядку внутри человеческого разума, следовательно, возможен рациональный анализ эмпирического мира.
2) Упорядоченность Космоса является следствием существования некоего всепроникающего разума, наделившего природу
назначением и целью. В силу родства мирового и человеческого
разумов последнему доступен «великий замысел», для этого необходимо развивать соответствующие способности, сосредоточить силы.
3) Умозрительное восприятие обнаруживает за видимым миром некий вневременной порядок. Сущность нашего мира – количественные отношения действительности.
4) Познание сущности мира требует от человека сознательного развития его познавательных способностей – разума, интуиции, опыта, памяти, нравственности. Итогом познания становится
духовное освобождение человека.
Второй, наиболее значимой для последующего развития
науки вообще и естествознания в частности, умозрительной моделью мира стала атомистическая модель древнегреческого философа Левкиппа (ок. 500 – 440 гг. до н.э.), развитая впоследствии его учеником Демокритом (ок. 460 – 370 гг. до н.э.) из Абдер,
22
Концепции современного естествознания / под ред. А.С. Борщова.
М.: Экзамен, 2006.
27
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
основанная на идее дискретного строения мира, – учение атомизма. Согласно этому учению23:
1) в основе всего сущего – неделимые частицы-атомы (слово
«атом» в переводе с греческого означает «неделимый») и пустота.
Ничто не возникает из несуществующего и не уходит в небытие.
Возникновение вещей есть соединение атомов, а уничтожение –
распадение на части, в пределе на атомы. Причиной возникновения является вихрь, собирающий атомы вместе;
2) более глубоких причин, принадлежащих иной реальности,
недоступной обычному восприятию, в основе мира нет. Причины
естественных явлений безличны и имеют физическую природу,
их следует искать в земном мире;
3) познание мира идет путем сочетания чувственного опыта и
его рационального преобразования.
Наконец третьей значимой для становления мировой европейской науки моделью мира, пришедшей к нам из античности,
стала модель древнегреческого философа и мыслителя Аристотеля (384 – 322 гг. до н.э.). Пытаясь найти свой путь, возражая и
Демокриту, его идее появления вещей из атомов, и Платону с
Пифагором на предмет признания существования идей или математических объектов, существующих независимо от вещей, Аристотель предлагает четыре причины бытия: формальную, материальную, действующую и целевую. В его «Метафизике» воссоздается мир как целостное, естественно возникшее образование,
имеющее причины в себе самом. Это образование предстает перед нами в виде двойственного мира, имеющего неизменную основу, но проявляющегося через подвижную эмпирическую видимость. Предметом науки должны стать вещи умопостигаемые, не
подвластные сиюминутным изменениям. В своем знаменитом
трактате «Органон» Аристотель разработал основы доказательства метода, развил идеи формальной логики, поставив тем самым
науку на прочный фундамент логически обоснованного мышления с использованием понятийно-категориального аппарата.
23
Концепции современного естествознания / под ред. А.С. Борщова.
М.: Экзамен, 2006.
28
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Кроме того, именно Аристотель систематизировал накопленные к
тому времени научные знания24.
Достаточно подробная модель мироздания была предложена
древнегреческим астрономом Клавдием Птолемеем (ок. 90 –
ок. 160), которая просуществовала достаточно длительное время
и наложила свой отпечаток на датировку ряда исторических событий. Эта модель давала достаточно большие погрешности в
определении исторических дат. К. Птолемей разработал математическую теорию движения планет вокруг неподвижной Земли,
которая находилась в центре Вселенной. Эта модель позволяла
предсказывать положения планет на небе. Система Птолемея изложена в его главном труде «Альмагест» – энциклопедии астрономических знаний древних. В труде «География» он дал сводку
географических сведений античного мира25.
Развитие науки в средние века характеризуется большим
влиянием магического и мифологического мышления. В средние
века зародились алхимия, астрология, развивалась медицина, искусство схоластических диспутов и т.д. Достаточно успешно развивались технологии и производство. Все это оказало влияние на
зарождение традиционной науки.
В XI веке в момент своего зарождения схоластика, по словам
Т.Н. Грановского26, явила необычно много смелости и жизни.
«Главным достоинством схоластики тогда была ее юношеская
смелость, исполненная бесконечной веры в силу разума… Главный недостаток ее заключается в недостатке положительных знаний и материальных средств. Вожди схоластики усвоили себе
все, что знали их современники, но этого было недостаточно; тем
не менее заслуга их велика: они сообщили европейскому уму ту
пытливость, науке – гибкость и ловкость, которые она сохранила
как лучшую часть наследия, завещанного средневековой наукой… В XIV веке схоластика, несмотря на несколько знаменитых
имен, уже отжила свой век. Она брала свои орудия только из
24
Концепции современного естествознания / под ред. А.С. Борщова.
М.: Экзамен, 2006.
25
Там же.
26
Грановский Т.Н. Лекции по истории средневековья. М.: Наука,
1987.
29
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
умозрения, не знакомая ни с естественными науками, ни с историей… Вместо великих вопросов Абеляра и других великих схоластиков в диспутах университетов спорили о том, почему Адам
в раю съел яблоко, а не грушу».
Основное здание современной науки создано за последние
примерно 500 лет.
3. Основные положения
концептуального подхода
От эмпирического разнообразия к концептуальной простоте и от концептуальной простоты к созидательному синтезу − таков путь человеческого познания.
Клод Леви-Стросс
3.1. Соотношение науки
и вненаучных форм знания и познания.
Наука, религия и мифология
Наука – это сфера исследовательской деятельности, направленной на производство новых знаний о природе, обществе и самом человеке, включающей в себя все условия этого производства: ученых с их знаниями и способностями, научные учреждения
и экспериментальное оборудование, методы научно-исследовательской работы, концептуальный аппарат и систему научной
информации27.
Наука есть постижение мира, в котором мы живем. Постижение это закрепляется в форме знаний мысленного (понятийного,
концептуального, интеллектуального) моделирования действи27
Советский энциклопедический словарь / под ред. А.М. Прохорова,
М.: Советская энциклопедия, 1983.
30
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
тельности. Соответственно этому науку принято определять как
высокоорганизованную и высокоспециализированную деятельность по производству объективных знаний о мире, включающем
и самого человека. Именно становление и развитие опытной науки в XVII столетии привело к коренным преобразованиям образа
жизни человека. Именно в XVII столетии произошло то, что дало
основание говорить о научной революции – радикальной смене
основных компонентов содержательной структуры науки, выдвижении новых принципов познания, категорий и методов (смене научных парадигм). Наука является частью общечеловеческой
культуры, масштабы влияния которой на человека и окружающую среду огромны.
Религия – мировоззрение и мироощущение, а также соответствующее поведение и специфические действия (культ), основанные на вере в существование бога или богов, "священного", "сакрального"28.
Мифология – совокупность мифов (рассказов, повествований
о богах, героях, демонах, духах и др.), отражавших фантастические представления людей в доклассовом и раннеклассовом обществе о мире, природе и человеческом бытии29.
Рассмотрим одно из различий в подходах к познанию окружающего мира мифологическим и научным мышлением. Отношение к явлениям природы и основные понятия окружающего
мира в мифологическом мышлении зашифрованы в мифах, символах и ритуалах, большинство из которых имеет сакральный
(священный) характер. Вернемся к примеру спирали, которая сочетает в себе форму круга и импульс движения, так что с точки
зрения мифологического мышления спираль – это символ времени, циклических ритмов, смены сезонов года, рождения и смерти,
фаз «старения» и «роста» Луны, а также самого Солнца. Она
также символизирует эманации Солнца и Луны, воздушные и
водные течения, раскаты грома и молнии30. Изображение симво28
Советский энциклопедический словарь, под ред. А.М. Прохорова,
М.: Советская энциклопедия, 1983.
29
Там же.
30
Энциклопедия символов / сост. В.М. Рошаль. М.: АСТ; СПб.: Сова,
2005.
31
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ла-спирали достаточно для передачи всех вышеперечисленных
понятий и отношений. Сочетанием символов можно передать
различные иные мысли относительно мироощущения.
В научном мышлении «шифрование» понятия «движения и
изменения во времени» производится на языке формул (дифференциальные уравнения), графиков, на восприятии и трактовке
эксперимента. Таким образом, стиль научного мировосприятия
принципиально иной, хотя в нем можно выделить «слои» мифологического, символического стиля мышления (формулы, графики и т.п. – это тоже символы, но с иным «наполнением»).
Основу существования человека составляет обыденное познание.
1. Обыденное познание не оформлено концептуально, но оно
является глубинным пластом всякого другого знания.
2. Мифология и религия – вненаучные формы познания мира.
Наука может заимствовать схемы построения из вненаучных
форм познания.
3. Каждой эпохе присущи свои доминирующие формы познания мироздания, связанные с различными формами мышления. Так, согласно Й. Хейзинге («Осень Средневековья»)31, дух
Средневековья пронизывали три вида мышления: реализм, символизм и персонифицирование. Символизм создал образ мира
более строгий в своем единстве и внутренней обусловленности,
чем это могло бы сделать естественнонаучное мышление <того
времени>, основанное на причинности. Он охватил своими крепкими объятиями и природу, и историю. Он создал в них нерушимый порядок, архитектоническое членение, иерархическую субординацию. В символическом мышлении есть пространство для
неисчислимого многообразия отношений между вещами. Символическая образность есть нечто вроде музыки на текст логически
сформулированных догм. Если соприкосновение с символикой
исходит из простого совпадения чисел, возникают целые вереницы идеальных зависимостей. Это как примеры по арифметике.
Двенадцать месяцев должны обозначать двенадцать апостолов,
четыре времени года – четырех евангелистов, а весь год – Христа.
31
Хейзинга Й. Осень Средневековья. М.: Наука, 1988. C. 227.
32
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Путь, избранный мистиком, уводит его в бесконечность и бессознательность. Напряженная мистика означает возврат к доинтеллектуальной душевной жизни. Завершающееся Средневековье
являет нам картину увядания всех этих идей. Символизм с аллегорией становятся игрою ума, многомысленное делается бессмысленным. Символический метод стал препятствовать развитию причинно-порождающего мышления. Интерес переместился
от символов к естественному развитию.
3.2. Исторические этапы
современного познания природы
1. Первая стадия – натурфилософия – характерна для эпохи
Возрождения (XV – XVII вв.), где господствуют наблюдения и
философские рассуждения, а не научный эксперимент и научная
теория. Ярким представителем является Д. Бруно.
2. Вторая стадия − аналитическое (точное) естествознание
(XVII – XVIII вв.) – эпоха географических открытий, возрастающая дифференциация естественных наук, преобладание эмпирических наук над теоретическими. Идет накопление конкретных,
чаще экспериментальных знаний. Преимущественное исследование предметов природы в сравнении с исследованием процессов.
Природа рассматривается вне эволюции, а ее разные сферы вне
связи друг с другом.
3. Третья стадия – синтетическая (конец XIX – начало
XX вв.) – связь наук (электрохимия, физическая химия и т.д.).
Взаимное проникновение наук с преимущественным направлением от физики и химии к биологии.
4. Четвертая стадия – интегральное естествознание (конец
XX в.). Появление новых междисциплинарных наук и технологий: синергетика, кибернетика, информационные технологии,
био- и нанотехнологии и др.32
Для каждой из указанных стадий характерно свое мироощущение общественного сознания происходящих событий. Вот как
32
Мотылева Л.С., Скоробогатов В.А., Судариков А.М. Концепции современного естествознания. СПб.: Союз, 2002.
33
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
описывется, например, состояние общества в эпоху великих географических открытий профессором МГУ, видным историком
Т.Н. Грановским (1813 – 1855). «Теперь, если вернемся назад,
увидим, что умы были освобождены, средневековые оковы распадались, ни схоластика, ни университеты доминиканские не
могли удержать человека: как будто было тесно старому миру, и
тогда открывается новый. Это была минута несказанно торжественная. К числу важнейших памятников относятся письма ученых тогдашней Европы, заменявшие тогда журналы. Эти письма
исполнены чувства каких-то неопределенных ожиданий и восторга; новый, неожиданный мир открылся европейскому человеку, новые для науки предметы – можно было подумать, что ничто
не оставалось непобедимым. Все голоса европейского человечества дышали каким-то юношеским восторгом и торжественной
гордостью. И было чем гордиться»33.
Из всего вышесказанного можно сделать важный вывод: общественное сознание во многом определяется уровнем развития
науки и технологии, которые не только составляют основу господствующего способа производства, но и определяют перспективы как ближайшего развития экономики, так и принятия политических решений. Периоды бурного развития науки, как правило, сопровождаются периодами подъема развития общества и
усиления общественного оптимизма, что чрезвычайно важно для
оценки возможностей исторических перспектив. Следует подчеркнуть, однако, что исторические перспективы не всегда при
этом имеют итогом положительные результаты (например, Германия эпохи нацизма – высочайший уровень развития реактивной техники, ракетной техники, тяжелого и легкого машиностроения, химической промышленности, начало разработок
атомной бомбы, школа квантовой механики, атомной и ядерной
физики и т.д. Итог политики – поражение во Второй мировой
войне. Следует также отметить, что научный потенциал Германии создавался всеми предыдущими поколениями, а вовсе не является заслугой нацизма.).
33
Грановский Т.Н. Указ. соч. С. 73.
34
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3.3. Научный эксперимент
как основа точного естествознания
1. Эксперимент – это способ практического познания, когда в
контролируемых и управляемых условиях исследуются явления
действительности.
2. Благодаря эксперименту исследователю удается:
● изолировать изучаемый предмет от влияния побочных и затемняющих его сущность явлений, изучать объект в чистом виде;
● многократно воспроизводить ход изучаемого процесса в
строго фиксированных и поддающихся учету и контролю условиях;
● планомерно изменять (варьировать, комбинировать) различные условия для получения искомого результата.
3.4. Математика как универсальный язык
и орудие естествознания
● Математическое кодирование явлений природы позволяет
понимать, управлять и предсказывать ход физических процессов.
Пифагор – «числа и геометрические фигуры являются началами
мира», в основе нашей Вселенной лежит закон, свод правил, которые управляют реализацией всех проявлений жизни. Основа
процессов, происходящих во Вселенной, − математическая, и она
представлена числами. П. Дирак – «Красота уравнений важнее,
чем их согласие с экспериментом».
● Величины и Числа. Первоначальное понятие величины является обобщением более конкретных понятий: длины, площади,
объема, массы и т.п. Каждый конкретный род величин связан с
определенным способом сравнения физических тел или других
объектов (измерение). Процесс измерения неизменно приводит к
понятию числа. Порой числам придается мистический смысл. Так,
в Книге Творения "Сефер Йецира" (Каббала) имеется десять сфирот, из которых состоит мир (см. Приложение 8). Число 1 − монада, первичное единство. Число 2 − диада, для появления числа 2
нужно разделение единства. Число 2 рождается тогда, когда две
35
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
единицы (два целых) помещены рядом друг с другом. По Пифагору диада – разделение, в алхимии – противоположности. Число 3 −
триада, по Аристотелю отражает законченность, так как содержит
начало, середину и конец и т.д.
● В настоящее время математика является языком науки.
Всякие закономерности формулируются на математическом языке в виде формул. Математическая формулировка закона Всемирного тяготения И. Ньютона выглядит достаточно просто:

mm
F = −G 1 2 2
r

r
⋅ ,
r
а реальные экспериментальные наблюдения приводят к достаточно сложной картине видимого движения планет Солнечной системы. Согласно этой формуле все тела притягиваются с силами,
прямо пропорциональными их массам и обратно пропорциональными квадрату расстояния между ними. Из приведенной формулы
следует, что планеты, например, Солнечной системы движутся по
эллиптическим орбитам, в одном из фокусов которых находится
Солнце. Наблюдаемые же реально траектории планет на фоне неподвижных звезд достаточно сложны в силу наложения ряда дополнительных факторов, так что за простыми на вид формулами
стоят порой достаточно сложные построения34.
При ответе на вопрос, «написана ли вся книга природы языком
математики?», следует иметь в виду следующее. Существует теорема Гёделя о неполноте математического описания, так что подобные аспекты т.е. аспекты о том, насколько полно математическое описание представляет окружающий нас мир, будут переосмысливаться. С другой стороны, физики и раньше не считали, что
вся "книга природы" написана математическим языком. В физике
важную роль играет измерение физической величины. Основные
выводы любой абстрактной физической теории должны быть проверены опытом, а следовательно, должны быть измеримыми величины, входящие в конечный результат. Так что физика направлена
на исследование в основном измеримых величин; по крайней мере,
выводы должны быть экспериментально проверены, будь то даже
теории, касающиеся "черных дыр" и других "экзотических" объек34
Фейнман Р. Характер физических законов. М.: Наука, 1987.
36
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
тов. Этот аспект очень подробно, с цитатами известных физиков,
исследуется в работе Герберта Маркузе "Одномерный человек".
Г. Маркузе пишет35: "Миф физических объектов эпистемологически оказался важнее тем, что он оказался более эффективным, чем
другие мифы, как инструмент внедрения поддающейся контролю
структуры в поток опыта"36. Другая цитата по этому поводу из
Г. Маркузе принадлежит физику М. Борну: "Часто измеримое количество является не свойством объекта, а свойством его отношения к другим объектам… Большая часть измерений в физике имеет
дело не с самими нас интересующими объектами непосредственно,
а с некоторого рода их проекцией…"37. От себя добавлю – проекцией через посредство конкретного прибора. В. Гейзенберг: «То,
что мы устанавливаем математически, лишь в малой степени является "объективным фактом", большей частью – это обзор возможностей»38. Поэтому физики давно понимают сложность внешнего
мира во всех его проявлениях и математическая часть − это только
часть "айсберга".
3.5. Системный подход
в современном естествознании
● Система – множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, образующих определенную целостность, единство.
С понятием система также тесно связано понятие иерархия,
которая определяет некую определенную степень подчиненности
элементов системной структуры.
● Системный подход в психологии – гештальт-психология
(психологи – М. Вертхаймер, В. Кёлер, К. Кофка, философы –
Ф. Брентано, Э. Гуссерль).
35
Маркузе Г. Одномерный человек. М.: Ермак, 2003. С. 199.
Quine W.V.O. From a logical point of view. Cambridge: Harvard Univ.
Press, 1953. P. 44.
37
Маркузе Г. Указ. соч. С. 200.
38
Там же.
36
37
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
● Системный подход в биологии. Первая формулировка общей теории систем принадлежит австрийскому биологу-теоретику
Леону фон Берталанфи (1940 – 1950-е годы). Пример системного
функционирования биологических объектов можно наглядно продемонстрировать на биологически активной обратной связи. Человеку надевают датчики, которые связаны с компьютером, так
что биологические параметры, например кровяное давление, становятся видны на экране компьютера в виде различных цветов экрана. Допустим, синий цвет экрана может соответствовать низкому давлению, а красный – высокому. Человека просят мысленно
представить себе какую-нибудь картину. После этого человек замечает, что цвет экрана, а следовательно и его кровяное давление
начинают меняться. Потренировавшись, он обучается управлять
своим кровяным давлением, изменяя свое внутреннее состояние.
По последним научным данным за регуляцию кровяного давления
отвечают внутриклеточные потенциалы, возникающие вследствие
калиево-натриевого обмена из-за различной мембранной проницаемости по отношению к этим ионам. Таким образом, человек
становится способным мысленно управлять внутриклеточными
процессами. Это свидетельствует о том, что в такой сложной системе, как человек, все является взаимосвязанным в единую систему с весьма сложной иерархией. Мысль в каком-то смысле становится в этом случае материальной.
● Системный подход в истории:
● Теория цивилизаций. "Цивилизация" здесь воспринимается
как некое устойчивое сообщество на протяжении столетий, некие
культурные принципы, определяющие развитие народов на протяжении веков. Основоположник "цивилизационного" подхода –
О. Шпенглер ("Закат Европы"), похожие взгляды излагал
Н. Данилевский ("Россия и Европа").
● Теория формаций. В основе каждой общественно-экономической формации лежит определенный способ производства, а
производственные отношения образуют ее сущность; вместе с
тем она охватывает соответствующую надстройку, тип семьи,
быт и др. История общества представляет собой процесс развития
сменяющих друг друга в результате социальных революций первобытнообщинной, рабовладельческой, феодальной, капитали38
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
стической и коммунистической формаций. Теория общественноэкономических формаций занимает центральное место в историческом материализме; она позволяет применить к обществу общенаучный критерий повторяемости и выявить благодаря этому
закономерности общественных явлений, дать их научный анализ,
основу для периодизации истории. (Ф. Энгельс, К. Маркс)
● Пассионарная теория (этногенез)39. «Принцип этногенеза –
угасание импульса вследствие энтропии, или, что то же, утрата
пассионарности системы из-за сопротивления окружающей среды, этнической и природной, – не исчерпывает разнообразия историко-географических коллизий. Конечно, если этносы, а тем
более их усложненные конструкции – суперэтносы живут в своих
экологических нишах – вмещающих ландшафтах, то кривая этногенеза отражает их развитие достаточно полно. Но если происходят крупные миграции, сопряженные с социальными, экономическими, политическими и идеологическими феноменами, да еще
при различном пассионарном напряжении этносов, участвующих
в событиях, то возникает особая проблема – обрыв или смещение
прямых (ортогенных) направлений этногенезов, что всегда чревато неожиданностями, как правило нериятными, а иногда трагичными… Эволюционная теория Дарвина и Ламарка была предложена для объяснения видообразования, а этногенез – процесс
внутривидовой и специфичный».
● Миросистемный анализ40 (Б. Кагарлицкий, И. Валлерстайн,
С. Амин, А. Гундер Франк) − включение любой страны в единый
мировой исторический процесс. "Параллельность" и "взаимообусловленность "различных процессов в разных странах (например,
«реформация» (Европа – XVI век, М. Лютер, Ж. Кальвин,
У. Цвингли) – «раскол» (Россия – XVII век, протопоп Аввакум,
патриарх Никон, Ф.П. Морозова, Е.П. Урусова)).
● Информационный подход41 (В.М. Вильчек). Утрата прачеловеком врожденной, инстинктивной жизненной программы и
трансформация ее в социальный механизм, связанный с коммуни39
Гумилев Л.Н. Древняя Русь и Великая степь. М.: Мысль, 1989.
Кагарлицкий Б. Периферийная империя. Россия и миросистема. М.:
Ультра. Культура, 2003. 528 с.
41
Вильчек В.М. Алгоритмы истории. М.: Аспент Пресс, 2004. 219 с.
40
39
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
кацией индивидов. В основе коммуникации лежит знаковая информация. В основе любого продукта труда также лежит овеществленная информация. Основа развития человеческого общества − развитие информационного аспекта.
● Исторические циклы. Цикличность исторического развития
(например, А. Шлезингер – мл. "Циклы американской истории",
Н.Д. Кондратьев и др.). Циклы исторического развития во многом связаны с кондратьевскими циклами экономического развития общества. Кондратьевские циклы предопределены внутренней логикой капиталистического развития, исчерпанием потенциала доминирующей технологической модели, пределами
развития рынка и перенакоплением капитала. Кондратьевские
циклы неравномерны во времени.
● Нетрадиционные подходы42 (В. Штепа). "Сетевые", "виртуальные", информационные сообщества по типу транснациональных корпораций, не имеющих точной географической локализации и имеющих весьма "размытую" национальную принадлежность.
3.6. Понятие научной картины мира
● Научная картина мира (НКМ) – это не случайный набор
основных научных идей, а теоретизированная система научного
понимания внешнего мира. Роль организующего стержня для
НКМ образуют философские категории: материя, движение,
пространство, время, причинность, детерминизм, всеобщая связь,
развитие и др. НКМ меняется, когда изменяются взгляды на основные категории: пространство, время и т.д. НКМ – это не простая сумма естественнонаучных и философских понятий, а их
синтез в виде научного мировоззрения. В настоящем курсе нас
интересует не общефилософское понимание категорий, а их конкретная трактовка и взаимосвязь согласно последним достижениям естественных наук в данный исторический момент43. Например, философским определением «материи» является следующее:
42
43
Штепа В. RUТОПИЯ. Екатеринбург: Ультра. Культура, 2004. 384 с.
Мотылева Л.С., Скоробогатов В.А., Судариков А.М. Указ. соч.
40
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
«Материя – это объективная реальность, существующая вне нашего сознания и данная нам в ощущениях». В данном курсе нас
будет интересовать, представляется ли «материя» непрерывной,
неделимой, обладающей неизменной массой, либо состоящей из
мельчайших частиц, «атомов», масса которой меняется со скоростью движения тела и т.д.
● Основные требования к научным теориям, лежащим в основе НКМ: а) верификация (верифицируемость, фальсифицируемость); b) замкнутость, самодостаточность и минимальность
(«бритва Оккама» – «не преумножай сущностей без меры»);
c) «принцип соответствия» (менее общая теория входит в более
общую теорию как предельный случай); d) особая роль законов
симметрии и законов сохранения.
● Курт Гёдель в 1931 году доказал теорему, согласно которой
во всех математических системах, кроме самых простых, могут
найтись положения, которые нельзя доказать или опровергнуть
при помощи какого бы то ни было конечного математического
или логического процесса.
● Галилеева схема научного познания:
Научный эксперимент ⇔ научная теория ⇔ НКМ
Любой элемент в этой цепочке взаимосвязан: так, современный эксперимент, как правило, ставится учеными, обладающими
определенной картиной мира под уже развитую научную теорию
и т.д.
Контрольные вопросы
1. Расскажите о науке в Древнем мире.
2. Каково соотношение науки и вненаучных форм знания?
3. Каковы этапы современного познания природы?
4. В чем состоит роль научного эксперимента?
5. Какова роль математики в современном естествознании?
6. Расскажите о системном подходе в современном естествознании.
7. В чем заключается понятие научной картины мира?
8. Какова роль философских категорий в научной картине
мира?
41
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4. Пути основания
классической физики
Научная революция XVI – XVII вв. имеет предшественников.
Прежде всего, это Роджер Бэкон (1214 – 1294), который открыто
выступил против схоластики, утверждая, что источником познания является только опыт. Р. Бэкон – самая блестящая личность
XIII века не столько по самостоятельным открытиям, сколько по
методу своих исследований. Он был не схоластическим философом, пояснявшим мимоходом аристотелевскую физику, а замечательным математиком, видевшим в пренебрежении этой точнейшей из наук корень заблуждений схоластической учености. «Математика – дверь и ключ к науке», – говорил он в своем «Opus
majus» («Большой опус»). Он занимался астрономическими наблюдениями, химическими опытами, механическими конструкциями, оставляя в стороне духовные споры. Это заставляет выделить его из рядов схоластических натурфилософов и признать
первым истинным естествоиспытателем Средневековья, предшественником экспериментальных физиков44.
В числе предшественников научной революции был немецкий кардинал Николай Кребс, известный под именем Николая
Кузанского (1401 – 1464). Разум, по Кузанскому, выше, чем авторитет. Отдавая первенство в познании интуиции, Кузанский придавал большое значение опыту. Он расходился со схоластикой и
по вопросу о строении мира. Он утверждал, что между земным и
небесным нет принципиальной разницы45.
Противоречит схоластике и мировоззрение мыслителя, ученого, художника, архитектора и инженера эпохи Возрождения
итальянца Леонардо да Винчи (1452 – 1519). Он также опровергал противоположность земного и небесного. Научная революция
начинается в астрономии с появлением знаменитого труда Н. Коперника (1473 – 1543), в котором он отверг систему мира Птолемея и разработал гелиоцентрическую систему. Сочинение Н. Ко44
45
Горохов В.Г. Указ. соч. С. 26.
Там же.
42
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
перника «О вращении небесных сфер» состоит из 6 «книг». Одним из наиболее выдающихся героев в борьбе за новое мировоззрение был великий итальянский ученый и мыслитель Дж. Бруно
(1548 – 1600). Он учил, что Вселенная бесконечна и включает
бесчисленное множество миров, подобных нашей Солнечной
системе46.
Тихо Браге (1546 – 1601) − датский ученый; производил точные и тщательные измерения астрономических явлений в обсерватории Ураниенборг на острове Гвене. Учеником Т. Браге был
И. Кеплер.
4.1. Вклад Галилея (1564 – 1642)
в основания классической физики
Методы научного познания. Галилей разрабатывал и применял новые методы получения строгого и достоверного знания,
благодаря чему были заложены основы современного естествознания47.
1. Научный эксперимент. Если прежние мыслители и ученые
опирались на опыт и практику в их обыденном понимании, то
Галилей опирался на научный эксперимент как на специальную
научную, познавательную процедуру. Галилей сформулировал
кредо экспериментального естествознания: «Измеряй все доступное измерению, и недоступное измерению делай доступным».
2. Разработка метода построения научно-теоретического знания. Галилей широко ввел в физику понятия об идеализированных объектах и событиях, которые в реальном опыте не встречаются, т.е. некоторые «идеальные конструкты». Теоретические
рассуждения по Галилею должны иметь логическую связь.
3. Особая роль Галилеем отводилась теоретическим построениям, т.к. теоретические выводы не сводятся полностью к данным эксперимента. Иначе говоря, эмпирические данные необходимы, но недостаточны для обоснования теории.
46
47
Горохов В.Г. Указ. соч. С. 26.
Мотылева Л.С., Скоробогатов В.А., Судариков А.М. Указ. соч.
43
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4. Галилей считал обязательным математизацию знаний, т.е.
необходимо обязательное использование математического аппарата на эмпирическом и теоретическом уровнях.
Научные достижения48.
1. Если на движущееся тело не действуют силы трения, то
его движение по горизонтальной плоскости будет вечным, оно не
может быть уменьшено, а тем более уничтожено.
2. Принцип относительности движения: внутри движущейся
равномерно системы все механические процессы происходят так,
как если бы система (тело) покоилась. Эти системы называются
инерциальными.
3. Принцип относительности движения задает правила перехода от одной инерциальной системы отсчета к другой, при этом
законы движения сформулированы так, что они остаются инвариантными в любой инерциальной системе отсчета.
4. Формулировка закона свободного падения с ускорением
g = 9.81 м/c2 и измерение его величины. Галилей не был одним из
первых, кто предположил, что камни падают с постоянным ускорением.
4.2. Вклад Ф. Бэкона (1561 – 1626),
Р. Декарта (1596 – 1650) в философские основы
механистической картины
и физический и математический формализм.
Законы И. Кеплера (1571 – 1630)
Ф. Бэкон разрабатывал философию эмпирического естествознания, является родоначальником английского материализма.
Он занимал пост лорда-канцлера при дворе короля Якова I. В
трактате «Новый органон» (1620) он провозгласил целью науки
увеличение власти человека над природой и предложил реформу
научного метода – очищение от заблуждений («идолов» или
«призраков»), обращение к опыту и обработке его посредством
индукции, основа которой – эксперимент. Ф. Бэкон утверждал,
48
Мотылева Л.С., Скоробогатов В.А., Судариков А.М. Указ. соч.
44
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
что человеческий разум сам по себе слаб и его надо вооружить
приемами мышления и методами, которые и были развиты в его
философских работах. Он является автором утопии «Новая Атлантида»49.
Р. Декарт сформулировал ряд важных положений, согласно
которым приведенное однажды в движение тело: а) продолжает
двигаться, пока это движение не задержится какими-либо встречными телами; б) каждая частица материи в отдельности стремится продолжить свое движение не по кривой (как у Галилея – по
кругу), а по прямой линии. Он предложил формальное представление декартовых систем координат, развил математический раздел аналитической геометрии, где геометрические проблемы решаются алгебраическими методами. Р. Декарт сформулировал
принцип двойственности материального и духовного, называемый принципом «дуализма» материи и сознания50.
И. Кеплер на основании экспериментальных данных, полученных датским астрономом Тихо Браге, сформулировал три закона движения тел в поле сил тяготения: а) орбитами планет являются эллипсы; б) за равные промежутки времени радиусвекторы "заметают" равные площади орбит; в) отношения кубов
полуосей орбит планет к квадратам их периодов обращения суть
величины постоянные.
4.3. Роль Ньютона (1643 – 1727)
в создании классической физики
И. Ньютон, наряду с Лейбницем, разработал свой вариант
математической теории дифференциальных и интегральных исчислений бесконечно малых величин. Одним из основных научных трудов И. Ньютона считаются «Математические начала натуральной философии», который был представлен 28.03.1686, а
опубликован в 1687 году, а затем в 1713 и 1726 годах.
И. Ньютон сформулировал правила научного рассуждения:
49
Горохов В.Г. Указ. соч. С. 26.
Горохов В.Г. Указ. соч. С. 26; Мотылева Л.С., Скоробогатов В.А.,
Судариков А.М. Указ. соч.
50
45
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1. Не принимать иных причин явлений, кроме тех, что достаточны для их объяснения.
2. Всегда относить аналогичные явления к одной и той же
причине. Например, свет от кухонного очага и от Солнца должен
вести себя одинаково.
3. Считать свойством всех тел вообще такие свойства, которые не могут быть ни ослаблены, ни усилены и присущи всем телам, над которыми мы можем экспериментировать. Это – ньютоновское правило индукции, позволяющее сделать, например, вывод о непроницаемости и протяженности всех тел, хотя
эксперимент можно поставить лишь над некоторыми.
4. Считать правильным всякое утверждение, полученное из
опыта с помощью индукции до тех пор, пока не будут обнаружены другие явления, которые ограничивают это утверждение или
противоречат ему.
И. Ньютон сформулировал три основных закона динамики
тел.
Первый закон механики называют законом инерции, который
имеет различные формулировки. Если на тело не действуют силы
или действие всех сил компенсируются, то тело сохраняет свое
состояние либо покоя, либо прямолинейного равномерного движения.
Второй закон связывает ускорение a с действующей на тело

силой F и массой m тела:

 F
a=
m
Третий закон: два тела действуют друг на друга с силами,
равными по величине и противоположными по направлению:


F12 = − F21 .
И. Ньютон сформулировал закон Всемирного тяготения (см.
формулу в разделе «Математика как универсальный язык и орудие естествознания»). Он приводит расчет, доказывающий, что
сила, удерживающая Луну на орбите, − это та же сила, которая
заставляет тела падать на поверхность Земли, лишь ослабленная
за счет расстояния.
46
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В оптике И. Ньютон придерживался корпускулярного подхода, то есть он считал, что свет состоит из мельчайших частиц.
Он писал: «Под лучами света я разумею его мельчайшие части,
как в их последовательном чередовании вдоль тех же линий, так
и одновременно существующие по различным линиям». Он
сформулировал аксиомы, резюмирующие геометрическую оптику того времени, законы отражения и преломления, законы образования изображений.
И. Ньютон обнаружил явление дисперсии света посредством
стеклянной призмы и природу цвета. Ньютон писал: «Лучи, отличающиеся по цвету, отличаются и по степени преломляемости». Экспериментально подтверждено И. Ньютоном, что тела, на
которые падает свет, не производят цветов, и лучи не окрашиваются сами по себе, лучам свойственна определенная способность
возбуждать в нас ощущение того или иного цвета.
При наблюдении явлений дифракции света на тонкой линзе
им были обнаружены так называемые "кольца Ньютона" – чередование светлых и темных кругов определенного диаметра. Ньютон наблюдал кольца не только в белом свете, но и в монохроматическом. Было видно несколько десятков колец. Ньютон отметил, что радиусы колец растут пропорционально квадратному
корню из их порядкового номера.
В 1668 году Ньютон сконструировал свой первый зеркальный телескоп. В прежних телескопах из-за отверстия в большом
зеркале вблизи его центра не использовалась наиболее действенная часть падающих лучей.
Через 100 лет после Иосифа Скалигера (1540 – 1609), создавшего ту хронологическую систему, которая в основных чертах
дожила до нашего времени, родился И. Ньютон, занимавшийся
также хронологией. Основной книге по вопросам хронологии он
посвятил 40 лет. Есть сведения, что первую главу он собственноручно переписывал 80 раз. В 1725 году без согласия Ньютона был
выпущен в свет французский перевод его исторического сочинения «Краткая хронология». Труд его, вызвавший большой шум
тогда, теперь совершенно забыт51.
51
Валянский С., Калюжный Д. Другая история науки. М.: Вече, 2002.
573 с.
47
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4.4. Принцип наименьшего действия
Наиболее полное обобщение основных принципов механики
заключено в «принципе наименьшего действия». Понятия "принцип наименьшего действия" или "вариационный принцип" связаны с тем фактом, что развитие физических явлений протекает по
"наименее затратному" ("оптимальному") пути развития (вообще
говоря, "экстремальному" пути). В физике все эти рассуждения
облечены в формальный язык формул и правил. Вариационный
принцип и понятие "действия" позволяют естественным образом
перекинуть мостик между классической механикой и квантовой
физикой, что, в частности, выражено связью между уравнением
Гамильтона-Якоби (в классической механике), уравнением эйконала (в оптике) и уравнением Шредингера (в квантовой физике).
Согласно этому принципу все тела, например, в поле сил тяжести, будучи предоставленными самим себе, падают по отвесным траекториям, так как именно эти траектории обеспечивают
наиболее быстрый путь к конечной точке движения. Аналогично
законы преломления света на границе двух сред также обусловлены принципом наименьшего действия. Что касается исторических процессов, то слишком много причин (ряд из которых имеют чисто субъективный характер) влияют на ход событий, так
что подобный принцип даже в общем философском аспекте, повидимому, не имеет места.
4.5. Основное содержание
механистической картины мира (МКМ).
Связь геометрии с физической картиной мира
(геометрии Эвклида, Лобачевского, Римана)
Классическая физика в современном ее виде началась с
И. Ньютона, который последовательно описал механические
процессы движения и взаимодействия макроскопических тел на
основе созданного им математического языка бесконечно малых.
В этом было отступление от атомистических воззрений, но это
привело к значительному продвижению в описании и понимании
48
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
природы. Несмотря на то что в настоящее время его подход кажется естественным и очевидным на фоне абстрактных представлений современной физики, и с него начинают знакомство с этой
наукой в школе, в то время понадобилось почти семьдесят лет,
чтобы этот подход окончательно утвердился в умах ученых. Дав
свое определение понятиям скорости, ускорения, силы, массы,
Ньютон сформулировал законы динамики в виде связей между
этими величинами. Проанализировав законы движения небесных
тел, обнаруженных Т. Браге и И. Кеплером, он установил закон
всемирного тяготения, введя в науку меру гравитационного взаимодействия тел в нашей Вселенной. В результате удалось научиться точно предсказывать солнечные затмения и понять природу морских приливов. Отличительной чертой классической механики являлась обратимость движений во времени, что следовало
из соответствующих уравнений. При описании механических
процессов в различных системах координат, движущихся относительно друг друга равномерно и прямолинейно, следовало использовать принцип относительности Галилея, состоявший в том,
что на ускорения тел, явившиеся следствием их силового взаимодействия, относительное движение систем отсчета никакого
влияния не оказывает и никакими механическими опытами невозможно установить, какая именно из систем движется. Для
расчета достаточно просто сложить скорость движения тела в
данной системе отсчета и скорость относительного движения
систем отсчета. Поэтому можно выбрать наиболее удобную систему отсчета и работать с ней. Например, в движущемся вагоне
отпущенный камень упадет вдоль вертикальной прямой, но при
наблюдении с неподвижной платформы его траектория будет
иметь вид кривой линии – параболы. Если описать движение (и
предсказать положения камня) в системе движущегося вагона
(что проще), то, чтобы сказать, когда и в какой точке он будет
при наблюдении с платформы, достаточно просто учесть относительную скорость (скорость вагона) в конечном ответе52.
52
Сипаров С.В., Концепции современного естествознания, http://www.
philosophy.ru/edu/ref/kse/Siparov; Аруцев А.А., Ермолаев Б.В., Кутателадзе И.О., Слуцкий М.С., Концепции современного естествознания, http://nrc.
edu.ru/est/pos.
49
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Сплошные среды, такие как жидкости и газы, явились предметом термодинамики. Между их параметрами (давлением, объемом, температурой, химическим составом) были также установлены количественные соотношения – закон Менделеева-Клапейрона завершил усилия Бойля, Мариотта, Гей-Люссака и Шарля,
направленные на изучение поведения газов и жидкостей. Понятие
теплоты было отождествлено с энергией, а представления о газах
как о системах множеств маленьких молекул позволило связать
законы термодинамики и механики в молекулярно-кинетической
теории. Этот обобщающий шаг укрепил представление о единстве и познаваемости мира. В XIX веке трудами Дж. Максвелла и
Л. Больцмана в строго детерминированный мир механических
движений молекул были введены идеи теории вероятности. Удивительная (для механики) необратимость ряда термодинамических явлений (молекулы, разлетевшись из половины сосуда по
всему сосуду, никогда вновь не соберутся в половине, хотя из
механики это никак не следует; тепло от нагретого тела, перейдя
к холодному, никогда не вернется обратно, и термодинамическое
равновесие самопроизвольно не нарушится) нашла свое объяснение с точки зрения теории вероятности при учете гигантского
числа молекул (порядка 1019 штук в кубическом сантиметре) в
любом макроскопическом объеме. Это, между прочим, означает,
что упорядоченность в замкнутой (термодинамической) системе
никогда не возрастает. Выравнивание температуры и разрушение
существующих структур – такова судьба косной материи (в отличие от живых систем, в которых наблюдается усложнение, т.е.
образование структур). Механические устройства с тепловыми
двигателями явили собой практическое воплощение научных
идей молекулярной физики и термодинамики53.
В классической физике все явления могут протекать как в
прямом, так и в обратном порядке. Это отражается в том факте,
что все уравнения классической физике симметричны относительно смены направления течения времени, то есть относитель53
Сипаров С.В., Концепции современного естествознания, http://www.
philosophy.ru/edu/ref/kse/Siparov; Аруцев А.А., Ермолаев Б.В., Кутателадзе И.О., Слуцкий М.С., Концепции современного естествознания, http://nrc.
edu.ru/est/pos.
50
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
но замены t → -t. Уравнения механики обладают определенным
видом симметрии – они остаются неизменными при преобразованиях Галилея, то есть говорят, что уравнения механики инвариантны (invariant) относительно преобразований Галилея. Так как
механические процессы описываются дифференциальными уравнениями второго порядка (второй закон Ньютона – дифференци

d 2r

альное уравнение второго порядка – F = ma = m ⋅ 2 ), то согласdt
но правилам решения подобных уравнений решение содержит
две константы, определяемые начальными условиями механической системы (например, начальное положение тела и его начальную скорость). Все механические события разворачиваются
во времени в определенной последовательности, так что причина
всегда предшествует следствию. В этом случае говорят о «лапласовском детерминизме», то есть о предопределенности механических событий. "Случайное" исключено − вся природа работает по
принципу универсальной "ньютоновской" машины. Согласно
классической механике, все тела взаимодействуют на расстоянии
неким непостижимым образом, как бы «чувствуя» друг друга,
реагируя мгновенно без запаздывания на изменения в окружающем пространстве. В этом случае говорят о «дальнодействии»
механических сил, в частности сил взаимного притяжения массивных тел. Понятие материи в механике сводится к понятию
"вещество", масса тел неизменна при любых скоростях. В механике подразумевается наличие абсолютного пространства и абсолютного времени. По Ньютону, абсолютное пространство – это
абсолютное неподвижное однородное изотропное бесконечное
вместилище всех тел (то есть пустота). Абсолютное время – это
чистая равномерная и непрерывная длительность процессов.
Пространственно-временные представления классической
физики полностью согласуются с геометрией Эвклида. Математик Н.И. Лобачевский (1792 – 1856) создал неевклидову геометрию, построение которой реализуется на поверхности отрицательной кривизны (типа «седловидной»). Позже немецкий математик Б. Риман (1826 – 1866) разработал еще одну неевклидову
геометрию, построение которой реализуется на поверхности положительной кривизны (типа сферической). Позднее выяснилась
51
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
тесная связь различных геометрий со свойствами пространствавремени и гравитационными свойствами материи. Основными
понятиями этих геометрий является метрический (gij) тензор и
кривизна пространства (Rijkl).
4.6. Вклад М. Фарадея и Д. Максвелла
в изучение электромагнитных процессов
В 1820 году датский физик Х. Эрстед открыл опытным путем
магнитное действие электрического тока. После серии опытов в
1831 году английский ученый М. Фарадей сделал свое выдающееся открытие электромагнитной индукции. Его теория электромагнитной индукции в общих чертах сохранилась до наших
дней и является основой создания генераторов электрического
тока разных модификаций и мощности. У Фарадея среда стала
предметом специального изучения как носитель принципиально
важных процессов, передающих взаимодействие. Если вначале
Фарадей ограничивался понятием магнитных силовых линий, то
с 1852 года он расширил его и ввел понятие поля как множества
магнитных силовых линий. Разработку теории электромагнитного поля завершил другой выдающийся английский физик –
Д.К. Максвелл (1831 – 1879). Он создал единую математизированную теорию электромагнитного поля, в которой впервые объединил имевшиеся научные представления об электрических,
магнитных и световых процессах54.
Новый тип явлений – электрических и магнитных – потребовал новой концепции. И она была дана Дж. Максвеллом на основе опытных данных Ампера и Фарадея. Язык теории Максвелла
был все той же математикой бесконечно малых – дифференциальными уравнениями. Непрерывность возобладала и потребовала введения понятия физического поля – области пространства,
каждой точке которой поставлено в соответствие одно или несколько чисел. Соотношения между характеристиками полей позволяли предсказать эффекты, которые удалось пронаблюдать на
опыте. Электрические машины и радиосвязь отразили научный
54
Мотылева Л.С., Скоробогатов В.А., Судариков А.М. Указ. соч.
52
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
прогресс, и это было замечательной иллюстрацией успеха теории. Но радиоволны были волнами, а значит, требовали среды, в
которой они могли бы распространяться. Эта среда – мировой
эфир, пронизывающий все пространство, – могла бы послужить
абсолютной системой отсчета, тем самым укрепив единство мира. Значит, вопрос состоял в том, чтобы как-то ее обнаружить.
"Как-то" потому, что свойства ее были уж очень экзотическими.
С одной стороны, огромная Земля летит сквозь эфир со скоростью 30 км/сек, но никакого торможения зарегистрировать не
удается (маленькая пуля, вылетев из ружья со скоростью несколько сот метров в секунду, пролетит в воздухе всего несколько километров). Получается, что он очень разреженный. С другой
стороны, скорость радиоволн в эфире – 300000 км/сек, что должно соответствовать неимоверным плотности и жесткости этой
среды (скорость звуковых волн в стали порядка нескольких километров в секунду). Эксперименты Майкельсона и Морли отвергли теорию эфира, так что наука самым тщательным образом
анализирует любые гипотезы, и решающее слово остается за экспериментом55.
Система уравнений Максвелла, описывающая поведение
электромагнитного поля, «шифрует» на языке математики наблюдаемые в природе законы электромагнитных явлений. Интересно то, что сам Максвелл трактовал свои уравнения иначе, чем
это делает современная наука. Основу его трактовки составляла
гидродинамика, то есть наука о движении жидкости.
Ниже приведены две основные формулировки уравнений
Максвелла, для того чтобы иметь представление о математическом языке науки, о степени формализации знаний, принятой в
физических науках.
55
Сипаров С.В., Концепции современного естествознания, http://www.
philosophy.ru/edu/ref/kse/Siparov; Мотылева Л.С., Скоробогатов В.А., Судариков А.М. Указ. соч.; Аруцев А.А., Ермолаев Б.В., Кутателадзе И.О.,
Слуцкий М.С., Концепции современного естествознания, http://nrc.
edu.ru/est/pos.
53
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Система уравнений Максвелла
Дифференциальная форма уравнений Максвелла

 
1 ∂H
,
rotE = −
c
t
∂

divE = 4πρ ,


  1 ∂E 4π 
+
j
rotH =
c
∂
t
c
.

divH = 0

Интегральная форма уравнений Максвелла
 
1 ∂
  
Edl
=
−
HdS
L
 
c ∂ t 
,
  

 EdS = 4π e
 S
  4π
   1 ∂
L Hdl = c ∂ t  EdS + c I
 
.

 

 HdS = 0
 S
Современная физика «говорит» на языке подобных математических выражений и многие ученые-естественники связывают
наличие используемых формул в той или иной области знаний с
самим определением «науки». В этих уравнениях имеются специальные математические конструкции, называемые «оператора

ми». Операторы rot H , rot E , отличные от нуля, свидетельствуют о том, что магнитное и электрическое поля в электромагнит
ной волне имеют вихревой характер. Оператор div E , также
неравный нулю, говорит о том, что имеются источники электрического
поля, называемые электрическими зарядами. Оператор

div H = 0 свидетельствует о том, что магнитных зарядов не существует, а магнитное поле создается движущимися электрическими зарядами, т.е. электрическим током и т.д. Эти факты свидетельствуют, что математика в физике – более чем просто язык
описания экспериментальных результатов.
После того как Фарадей обнаружил воздействие магнитного
поля на световую волну, тождество электромагнитных и световых волн стало очевидным. Теорию Максвелла нельзя считать
переходом к новой НКМ, так как она выдвинула лишь один новый
54
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
принцип – принцип близкодействия, а в остальном она просто
вышла за рамки МКМ, введя новый тип материи – поле. Переход
от одной НКМ к другой может совершиться лишь при условии,
если развитие естествознания приведет к качественно иной трактовке не одного, а целой группы базисных понятий (категорий).
4.7. Теория электромагнитного поля и кризис
механистической картины мира (МКМ)
С разработкой теории электромагнитного поля физика
XIX века вышла на новую предметную область, вызвавшую к
жизни качественно новую концептуальную модель физической
реальности, не укладывающуюся в представления классической
физики. МКМ опиралась на представление, что при взаимодействии тел силы, соединяющие взаимодействующие тела, действуют
по прямой линии, то есть являются центральными силами. Магнитные силы поворачивают магнитную стрелку вокруг своей оси.
Вращение стрелки требовало признать активную роль среды,
окружающей магнитную стрелку и проводник с током. Максвелл
углубил, дополнил, обобщил и математически выразил открытия
М. Фарадея, Био-Савара, Лапласа, Ленца, Кулона и др. Результаты разработок Д. Максвелла были оформлены в виде четырех
уравнений («уравнений Максвелла») в интегральной и дифференциальной форме. Константа «с», входящая в уравнения Максвелла, имеет смысл скорости света. Из этих уравнений следовало понятие «близкодействия» при электромагнитном взаимодействии тел. Позднее к четырем уравнениям были добавлены еще
два уравнения, содержащие описание поведения зарядовой части,
а система из шести уравнений получила название системы уравнений Максвелла-Лоренца. Сами эти уравнения оказались неинвариантными относительно преобразований Галилея, то есть их
вид менялся для различных движущихся инерциальных систем
отсчета, что нарушало принцип эквивалентности систем для
электромагнитных взаимодействий. В этом состоял кризис МКМ,
55
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
утверждающий принцип эквивалентности механических инерциальных систем56.
Контрольные вопросы
1. Каково начало пути основания классической физики?
2. Каков вклад Галилей в формирование основ классической
физики?
3. Что внесли Ф. Бэкон, Р. Декарт, И. Кеплер в создание механистической картины мира?
4.Охарактеризовать роль И. Ньютона, как основателя механистической картины мира.
5. Каковы основные научные открытия И. Ньютона?
6. Расскажите об общих принципах классической физики.
7. Раскройте основное содержание механистической картины
мира (МКМ).
8. В чем заключается связь геометрии с физической картиной
мира?
9. Каков вклад М. Фарадея и Д. Максвелла в изучение электромагнитных процессов?
10. В чем заключается кризис МКМ в связи с разработкой
электромагнитной теории?
56
Мотылева Л.С., Скоробогатов В.А., Судариков А.М. Указ. соч.
56
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
5. Развитие современного взгляда
на картину мира
5.1. Переход от электромагнитной теории
Максвелла к специальной теории
относительности (СТО) Эйнштейна
Теории электромагнитного поля были присущи два недостатка :
1) она не совмещалась с принципом относительности движения классической физики, так как ее уравнения оказались неинвариантными относительно преобразований Галилея;
2) полевая картина физической реальности Максвелла оказалась теоретически неполной и логически противоречивой, так как
трактовка электрического поля и электрически заряженных частиц (носителей поля) не была увязана концептуально. Заряженные частицы рассматриваются на основе классической механики
как материальные точки, расположенные в пространстве дискретно, что противоречит понятию поля. Последовательная полевая теория требует непрерывности всех элементов теории.
Объектом теории относительности выступают «физические
события» как целостные объекты, в которых объединены понятия
материи, движения, пространства, времени.
Постулатами специальной теории относительности являются
два принципа:
1) принцип относительности движения, которому А. Эйнштейн придал всеобщий характер, распространив его с механических на магнитные, электрические и световые процессы.
2) принцип постоянства скорости света в пустоте, составляющей 300000 км/с. Эта скорость является максимальной
57
57
Мотылева Л.С., Скоробогатов В.А., Судариков А.М. Указ. соч.
57
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
возможной скоростью распространения материальных взаимодействий.
Из этих двух принципов Эйнштейн вывел математические
правила преобразований Лоренца. Эти преобразования оставляют
инвариантными уравнения Максвелла (свойство ковариантности
уравнений). Преобразования Лоренца свидетельствуют о сокращении продольных размеров движущегося с околосветовой скоростью стержня в неподвижной системе координат, а также об
увеличении времени жизни движущихся объектов относительно
неподвижной системы58.
В классической физике пространство оторвано от времени и
они рассматриваются как абсолютные. Специальная теория относительности устанавливает зависимость пространства и времени
от скорости движения материальных тел. Кроме того, она устанавливает неразрывную связь пространства и времени как единого четырехмерного пространства, поскольку они изменяются синхронно, и притом в противоположных направлениях: при больших скоростях движения тел их линейный размер сокращается в
направлении движения, а ритмика течения времени растягивается. Поэтому рассмотрение физических событий должно относиться к единому четырехмерному пространственно-временному
континууму: x, y, z, t. В новом четырехмерном мире пространство
и время (x’, y’, z’, t’) оказались связанными преобразованиями
Лоренца:
x=
x′ + v0t ′
2
0
1− v c
2
; y = y′; z = z′; t =
t ′ + v0 x′ / c 2
1 − v02 c 2 ,
где x, y, z, t – координаты и время в системе координат, связанной
с покоящимся наблюдателем, x’, y’, z’, t’ – координаты и время в
системе координат, связанной с движущимся наблюдателем, v0 –
скорость движения предмета относительно неподвижного наблюдателя, с – скорость света. Преобразования Лоренца аналогичны поворотам в четырехмерном пространстве: они оставляют
58
Мотылева Л.С., Скоробогатов В.А., Судариков А.М. Указ. соч.
58
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
неизменным специальную конструкцию – интервал между событиями, то есть расстояние между точками в четырехмерном пространстве – времени. Обычные повороты в трехмерном пространстве оставляют неизменным расстояние между двумя точками.
Сокращение размеров вдоль направления движения происходит согласно формуле
l = l0 1 − v02 / c 2 ,
где l – длина предмета вдоль направления движения в системе
покоящегося наблюдателя, l0 – длина предмета вдоль направления движения в системе движущегося вместе с предметом наблюдателя.
Удлинение интервалов времени в движущейся системе отсчета вычисляется по формуле
τ=
τ0
1 − v02 / c 2 ,
где τ – интервал времени в системе координат, связанной с покоящимся наблюдателем, τ0 – интервал времени в системе координат, связанной с движущимся наблюдателем (вместе с движущимся телом).
Свою критику классической механики Эйнштейн начал с пересмотра «абсолютного времени», понимаемого как одновременность всех событий в мире. Относительность понятия одновременности в СТО – ход часов, удаленных друг от друга на большое расстояние невозможно синхронизировать, а значит, не
существует всюду одинаково текущего времени. Значит понятие
абсолютного времени лишено физического смысла, поэтому абсолютное ньютоновское время нужно заменить относительными
временами различных систем отсчета. Аналогично и абсолютное
пространство лишено физического смысла и должно быть заменено относительными пространствами разных систем отсчета.
Парадокс близнецов является иллюстрацией необычных представлений СТО. Согласно этому парадоксу, два близнеца, один из
которых направляется в космическом корабле на другую планету с
околосветовой скоростью, будут стареть по-разному, в силу законов СТО. Парадокс состоит в том, что каждый будет иметь право
59
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
утверждать, что стареет именно он, а для другого время течет более медленно. А.Эйнштейн указал на то, что это только мысленный парадокс, так как для его конкретной реализации пришлось
бы нарушить одинаковое состояние систем отсчета, в которых находятся близнецы, то есть заставить двигаться космический корабль с ускорением для его возвращения на Землю.
Обсудим понятие одновременности и соотношение "раньше – позже" в рамках постулата о независимости скорости света
от движения системы ее отсчета. Рассмотрим поезд, двигающийся с постоянной скоростью мимо платформы. Посредине поезда
стоит проводник, в голове и хвосте поезда на одинаковом расстоянии от середины находятся два фонаря. На платформе стоит
проверяющий. Пусть в тот момент, когда едущий проводник находится точно против неподвижного проверяющего, оба они видят, что фонари одновременно вспыхнули. Скорость света хоть и
велика, но конечна. Вопрос: что скажут проводник и проверяющий, заранее предупрежденные о независимости скорости света,
о последовательности вспышек фонарей? Проводник, наблюдая
вспышки одновременно и учитывая, что свету предстояло пройти
одинаковые расстояния от неподвижных в его системе отсчета
фонарей до него, скажет, что фонари поезда вспыхнули одновременно. Проверяющий, наблюдая вспышки одновременно и
учитывая, что фонари движутся относительно него, а скорость
света конечна, скажет, что, раз свет дошел до него одновременно,
а испущен-то он был несколько раньше, когда задний фонарь был
от проверяющего дальше, свету от заднего фонаря предстояло
пройти большее расстояние. И чтобы сигналы добрались до проверяющего одновременно, задний фонарь поезда вспыхнул
раньше. Пусть теперь над поездом вдоль рельсов, опережая поезд, летит самолет, и летчик оказывается над проверяющим в тот
момент, когда мимо того проезжает проводник. Летчик тоже видит одновременные вспышки, но, рассуждая таким же образом,
как проверяющий, он скажет, что передний фонарь поезда
вспыхнул раньше. Трое наблюдателей, находясь в одной точке в
один и тот же момент времени увидели одно и то же, но дали
различное заключение о происшедшем. В наблюдение, а значит, и
в измерение неизбежно входит трактовка, интерпретация, вы60
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
полняемая с учетом каких-то дополнительных обстоятельств (в
данном случае конечности скорости света и постулата о независимости его скорости)59.
В классической механике массу рассматривают как постоянную величину – это релятивистская масса покоя. В СТО массу
считают переменной величиной, зависящей от скорости движения:
m=
m0
1 − v02 / c 2
,
где m – масса тела в системе координат, связанной с покоящимся
наблюдателем, m0 – масса тела в системе координат, связанной с
движущимся наблюдателем. А. Эйнштейн пришел к выводу об
эквивалентности массы и энергии: E = mc2, то есть энергия в любой форме ведет себя как масса и наоборот масса − это овеществленная энергия, то есть данная формула устанавливает соотношение между двумя различными проявлениями единой сущности.
5.2. Влияние СТО на обновление МКМ
СТО привела к коренному изменению взглядов на пространство и время. Она установила их универсальную связь, объединив
в единую форму существования материи. Пространство и время
потеряли свой абсолютный характер. Только пространственновременные соотношения абсолютны, разделение же пространства
и времени носит относительный характер и зависит от той инерциальной системы отсчета, в которой происходит это разделение.
СТО удалила из науки понятие эфира как абсолютно неподвижной субстанции, являющейся носителем электромагнитных взаимодействий. Масса и энергия стали рассматриваться как проявление одного и того же свойства материи.
59
Сипаров С.В., Концепции современного естествознания, http://www.
philosophy.ru/edu/ref/kse/Siparov; Аруцев А.А., Ермолаев Б.В., Кутателадзе И.О., Слуцкий М.С., Концепции современного естествознания, http://nrc.
edu.ru/est/pos.
61
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В рассуждениях А. Эйнштейна особую роль играл наблюдатель. В классической физике наблюдатель не присутствовал. Законы рассматривались как чисто объективные и обосновывались
или на основе логических построений, или исходя из эксперимента, в котором прибор или измерительный инструмент не имели какого-либо принципиального значения. В классической физике предполагалось, что физические величины существуют и
имеют определенные значения сами по себе, без их наблюдения.
Наблюдатель у А. Эйнштейна манипулирует с часами и линейкой
и от состояния этого наблюдателя (движется он или нет; если да,
то с какой скоростью) зависит та или иная величина: длина, время, масса т.д.
5.3. Общая теория относительности (ОТО):
ее посылки и выводы
Вывод о равенстве инертной и гравитационной массы Эйнштейн продумал и сделал самостоятельно, однако сам этот факт
был известен значительно раньше. Равенство обеих масс (при
надлежащем выборе единиц) было установлено Ньютоном в опытах с маятниками. Еще раньше Галилей установил это из опыта
со свободно падающими телами. В период с 1890 по 1910 год это
было подтверждено точными экспериментами физика Р. Этвеша60. Таким образом, в классической физике не сомневались в
равенстве указанных масс, но этот факт воспринимался лишь в
опытной констатации, без попытки объяснить его теоретически.
А. Эйнштейн в 1907 году обосновал, что этот факт не случаен, а выражает внутреннее свойство гравитационного поля. Для
наглядности он использовал мысленный опыт со свободно падающим лифтом. Если бы в лифте находился человек и выпустил
из руки ключ или часы, то увидел бы, что эти предметы не падают вниз, а парят на том же месте, где их отпустили из рук. Это
значит, что ускорение свободно падающего тела (лифта) компенсирует силы тяготения. Но другой человек, наблюдающий извне
за падением лифта, будет судить об этом событии иначе. Он уви60
Спасский Б.И. История физики: Т. 1, 2. М.: Высшая школа, 1977.
62
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
дит, что лифт и все тела, находящиеся в нем, движутся ускоренно
в соответствии с законом тяготения Ньютона. Наоборот, заставив, например, ракету двигаться ускоренно, мы почувствуем возникновение в ней сил, прижимающих человека к стене.
Такими рассуждениями А. Эйнштейн обосновал возможность
перехода от инерциальной системы отсчета к ускоренной. Иначе
говоря, гравитационное поле (в котором проявляется весовая
масса) эквивалентно ускоренному движению (в котором проявляется инертная масса). Гравитационная масса и инертная масса характеризуют свойства гравитационного поля, рассматриваемого с
разных сторон61.
Принцип эквивалентности инерциальных систем стал исходным постулатом для общей теории относительности. А. Эйнштейн сформулировал этот принцип так: «В поле тяготения (малой пространственной протяженности) все происходит так, как в
пространстве без тяготения, если в нем вместо «инерциальной»
системы отсчета ввести систему, ускоренную относительно ее».
Центральным положением ОТО стало утверждение о том, что не
существует привилегированных систем координат. Поскольку
кинематика (то есть теория механического движения, представляющего собой перемещение тел в пространстве) – это геометрия, к которой добавлена еще одна переменная – время, то
А. Эйнштейн интерпретирует гравитационное поле как геометрию пространства-времени62.
Н.И. Лобачевский полагал63, что свойства пространства определяются свойствами материи и ее движения: «В природе мы познаем собственно только движение, без которого чувственные
61
Сипаров С.В., Концепции современного естествознания, http://www.
philosophy.ru/edu/ref/kse/Siparov; Мотылева Л.С., Скоробогатов В.А., Судариков А.М. Указ. соч.; Аруцев А.А., Ермолаев Б.В., Кутателадзе И.О.,
Слуцкий М.С., Концепции современного естествознания, http://nrc.
edu.ru/est/pos.
62
Сипаров С.В., Концепции современного естествознания, http://www.
philosophy.ru/edu/ref/kse/Siparov; Горохов В.Г. Указ. соч.; Мотылева Л.С.,
Скоробогатов В.А., Судариков А.М. Указ. соч.; Аруцев А.А., Ермолаев
Б.В., Кутателадзе И.О., Слуцкий М.С., Концепции современного естествознания, http://nrc. edu.ru/est/pos.
63
Спасский Б.И. Указ. соч.
63
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
впечатления невозможны … все прочие понятия, например геометрические, произведены нашим умом искусственно, будучи взяты в свойствах движения; а потому пространство, само собой, отдельно, для нас не существует. После чего в нашем уме не может
быть никакого противоречия, когда мы допускаем, что некоторые
силы в природе следуют одной, другие своей особой геометрии».
Следствие 1. Вблизи больших тяготеющих масс изменяются
метрические свойства пространства и времени, а именно линейный размер тела, находящегося вблизи большой тяготеющей массы, сокращается в радиальном направлении, а течение времени
вблизи такой массы замедляется.
Следствие 2. Если бы в мире вещественные массы были распределены равномерно, то пространство окружающего мира описывалось бы геометрией Евклида. Поскольку же в реальном мире
вещественные массы распределены неравномерно, то такой мир
не является евклидовым, его геометрические свойства зависят от
распределения масс и от скорости их движения.
Следствие 3. В механистической картине мира оказались разорванными и разведенными такие базовые понятия, как пространство, время, движение, материя. Теория относительности сплотила воедино понятия пространства и времени, массы и энергии,
тяготения и инерции. Тем самым теория относительности привела
к построению новой, современной, научной картины мира64.
Рассматривая различные частные случаи, А. Эйнштейн вновь
подтвердил, уточнил и исправил полученные им в 1911 году результаты. 1) Он получил более точное значение отклонения луча
света при прохождении его около Солнца в поле тяготения последнего, а также 2) подтвердил свой вывод о красном смещении
спектров звезд по сравнению со спектрами земных источников
света. 3) Кроме того, решая задачу движения планет вокруг
Солнца, он объяснил известные, но полностью не объясненные
особенности движения перигелия Меркурия.
64
Сипаров С.В., Концепции современного естествознания, http://www.
philosophy.ru/edu/ref/kse/Siparov; Мотылева Л.С., Скоробогатов В.А., Судариков А.М. Указ. соч.; Аруцев А.А., Ермолаев Б.В., Кутателадзе И.О.,
Слуцкий М.С., Концепции современного естествознания, http://nrc.edu.ru/
est/pos.
64
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
5.4. Трактовка пространства, времени,
движения, вещества в классической физике
и теории относительности Эйнштейна
Для Ньютона понятия количества материи и массы – синонимы (масса как «количество материи»). Ньютон вводит в механику
новое понятие массы, отделяя его от понятия веса тела. Масса тела
определяет его инерционные свойства. Ньютон разделяет абсолютное и относительное время, пространство и движение. Абсолютное пространство и время, по Ньютону, существуют независимо от чего-либо, безотносительно к чему-либо: абсолютное
время или длительность всегда течет равномерно, абсолютное
пространство всегда остается однородным и неподвижным. Ни абсолютное пространство, ни абсолютное время не доступны нашим
чувствам. Доступны чувствам и измерениям относительное время
и пространство; они являются мерой абсолютных. Относительное
время есть «мера продолжительности, употребляемая в обыденной
жизни вместо истинного математического времени (абсолютного),
как-то: час, день, месяц, год». Относительное пространство – ограниченная подвижная часть абсолютного пространства, его мера,
которая доступна нашим чувствам по положению его относительно некоторых тел и которое в обыденной жизни принимают за
пространство неподвижное: так, например, протяжение пространств подземного воздуха или надземного, определяемых по их
положению относительно Земли65.
Соответственно разделению времени и пространства на абсолютное и относительное Ньютон и движение делит на абсолютное и относительное. Абсолютное движение – это движение относительно абсолютного пространства и времени (относительно
абсолютной системы отсчета); относительное движение – движение относительно относительного пространства и времени (отно65
Сипаров С.В., Концепции современного естествознания, http://www.
philosophy.ru/edu/ref/kse/Siparov; Горохов В.Г. Указ. соч. С. 26; Мотылева
Л.С., Скоробогатов В.А., Судариков А.М. Указ. соч.; Аруцев А.А., Ермолаев Б.В., Кутателадзе И.О., Слуцкий М.С., Концепции современного естествознания, http://nrc. edu.ru/est/pos.
65
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
сительно какой-либо реальной системы отсчета). Однако в отличие от абсолютного пространства и времени абсолютное движение, по Ньютону, в какой-то степени отделимо.
Согласно А. Эйнштейну масса тела есть мера содержащейся
в нем энергии (Е = тс2). Тело, движущееся относительно наблюдателя, имеет массу, большую, чем такое же тело, покоящееся
относительно наблюдателя.
По А. Эйнштейну, последовательность событий во времени с
точки зрения разных наблюдателей зависит от их относительного
движения. Однако никакой наблюдатель, как бы он ни двигался,
не может зарегистрировать следствия раньше причины. Измерение наблюдателем длины предмета, движущегося относительно
него, дает меньшее значение, чем измерение той же длины наблюдателем, неподвижным относительно предмета (сокращение
длины). Сокращение длины имеет место только вдоль направления движения. Поперечные размеры остаются неизменными. Наблюдатель, движущийся относительно часов, установит, что они
идут медленнее точно таких же часов, находящихся в покое в его
системе отсчета (замедление течения времени).
Противники теории относительности, как компетентные, так
и некомпетентные, отрицая теорию относительности, в конечном
счете апеллировали к "здравому смыслу". Во времена Галилея
"здравый смысл" также призывался в качестве высшего судьи в
споре между птолемеевой и коперниковой системами. Но в обоих
случаях здравый смысл, который сам изменяется вместе со временем, в конце концов становится на сторону нового66.
5.5. Основные отличия современной
научной картины мира (СКМ) от МКМ
Классическая механика в рамках МКМ выработала научное
понятие движения материи. Движение трактуется как вечное и
естественное состояние тел, что прямо противоположно догалилеевской механике, в которой движение рассматривалось как
66
Валянский С., Калюжный Д. Другая история науки. М.: Вече, 2002.
573 с.
66
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
привнесенное извне. В классической механике абсолютизируется
механическое движение (как перемещение тел в пространстве), к
которому пытались свести все многообразие видов движения в
природе.
Классическая физика выработала своеобразное понимание
материи, сведя ее к вещественной, или весовой массе. При этом
масса тел остается неизменной при любых условиях движения и
при любых скоростях. Позже в механике утвердилось правило
замещения тел идеализированным образом материальных точек.
Были выработаны своеобразные представления о пространстве и времени. По Ньютону, пространство – это абсолютное неподвижное однородное изотропное бесконечное вместилище всех
тел (то есть пустота). А время – это чистая однородная равномерная и непрерывная длительность процессов.
Из однородности и абсолютности пространства и времени
вытекают правила галилеевых преобразований. Из оторванности
движущихся тел от пространства и времени вытекает правило
сложения скоростей в классической механике: оно состоит в простом сложении или вычитании скоростей двух тел, движущихся
относительно друг друга.
Складывать можно любые, в том числе сколь угодно большие скорости. Отсюда вытекает связь МКМ с принципом дальнодействия, согласно которому действия и сигналы могут передаваться в пустом пространстве со сколь угодно большой скоростью.
Из основного закона динамики вытекает принцип механистического детерминизма. Считается, что все механические процессы подчиняются принципу строгого детерминизма, который
состоит в признании возможности точного определения будущего состояния механической системы ее предыдущим состоянием.
Согласно этому принципу случайность полностью исключается
из природы. Все в мире строго предопределено предшествующими состояниями. Благодаря этому природа и вся Вселенная уподобляется грандиозной машине, все последующие состояния которой точно определяются ее предшествующими состояниями.
Такое понимание детерминизма часто связывают с именем фран67
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
цузского ученого П.С. Лапласа (1749 – 1827) и называют лапласовским детерминизмом67.
В рамках СКМ значительно расширилось понимание физического движения, поскольку теперь оно не ограничивается механическим движением, а охватывает также электрические, магнитные и световые процессы. Преодолена ньютоновская абсолютизация механического движения. Показана несостоятельность
ньютоновского понятия абсолютного пространства как некоей
пустоты, оторванной от материальных взаимодействий и независимой от них. Показана неразрывная связь пространства с временем как единого четырехмерного пространства-времени, а также
с материальными взаимодействиями и с распределением тяготеющих масс. Вместо абсолютных пространства и времени теория относительности вводит множество относительных (местных) пространств и времен.
С точки зрения научной картины мира очень важным является тезис о равенстве весовой (тяжелой) и инертной масс. Отсюда
следует вывод об эквивалентности массы и энергии: энергия обладает массой, а масса превращается в энергию. Этот вывод неизбежен, так как тяготение гравитационного поля (в котором
проявляется тяжелая масса) эквивалентно ускоренному движению (в котором проявляется инертная масса). Это совпадение –
не случайный факт, а разное проявление свойств гравитационного поля. Эйнштейн первым выдвинул утверждение, что электромагнитное поле – это не состояние эфира, а первичная (самостоятельная) физическая реальность. Все это резко расширило представление о материи по сравнению с классической физикой68.
СТО установила новое правило сложения скоростей. Скорость света в вакууме является предельной скоростью передачи
информации.
В понимании строения материи СКМ существенно расширила границы МКМ, доведя масштаб деления материи до кварков –
частиц с дробным электрическим зарядом.
67
Сипаров С.В., Указ. соч.; Горохов В.Г. Указ. соч. С. 26; Мотылева Л.С., Скоробогатов В.А., Судариков А.М. Указ. соч.; Аруцев А.А., Ермолаев Б.В., Кутателадзе И.О., Слуцкий М.С. Указ. соч.
68
Там же.
68
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Главными достижениями в развитии современной картины
мира явились69:
1. Ньютоновская механика.
Универсальная гравитация, сила и ускорение, обратимость
времени, инвариантность механических систем, независимость
процессов от наблюдателя.
2. Специальная теория относительности.
Геометрия пространства-времени, относительность движения, инвариантность электродинамических систем.
3. Общая теория относительности.
Принцип эквивалентности, динамика пространства – времени, эквивалентность систем, движущихся с ускорением.
4. Квантовая механика.
Корпускулярно-волновой дуализм, суперпозиция, вероятность, зависимость процессов от наблюдателя.
5. Квантовая теория поля.
Виртуальные частицы, физический вакуум, перенормировка.
5.6. Концепция атомизма и элементарные
частицы. Эволюция идей атомизма:
от Демокрита до Э. Резерфорда
Составной частью научной картины мира являются представления о строении материи. В истории философии и естествознания идеи атомизма оказались чрезвычайно плодотворными,
уходящими своими корнями в античную философию. Наблюдая
изменчивость мира, древние философы сделали вывод о том, что
в основании вещей лежит некая изменчивая субстанция. По Фалесу (624 – 547 до н.э.), такой основой является вода, по Анаксимену (544 – 483 до н.э.) – воздух, по Гераклиту (544 – 483
до н.э.) – огонь, по Ксенофану (VI – V века до н.э.) – земля, по
Анаксимандру – апейрон70.
69
Горохов В.Г. Указ. соч. С. 26.
Спасский Б.И. Указ. соч.; Дорфман Я.Г. Всемирная история физики.
М., 1979; Кудрявцев П.С. Курс истории физики. М., 1982; Льоцци М. История физики. М.: Мир, 1970. 464 с.
70
69
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В V в. до н.э. древнегреческий мыслитель Левкипп (500 –
440 до н.э.) и глава школы атомистов Демокрит заложили основы
концепции атомизма (атом – «неделимый»). Позже она получила
развитие в трудах Эпикура (341 – 370 до н.э.) и древнего римского мыслителя Лукреция Кара (99 – 55 до н.э.). Античными учеными были приняты еще два постулата – о существовании пустого пространства и о движении атомов как их изначальном свойстве. Атомы, по Демокриту, имеют различную форму, они
различаются положением и порядком. Эпикур наделил атомы
свойством тяжести. Атомы движутся в пустоте вечно, беспорядочно, иногда они сталкиваются и отскакивают друг от друга, а
иногда сцепляются в разные сочетания. Атомы вечны, вещи, образованные из атомов гибнут и возникают новые, сами же атомы
не меняются71.
«Мне представляется, – отмечал И. Ньютон, – что Бог с самого начала сотворил вещество в виде твердых, весомых, непроницаемых, подвижных частиц и что этим частицам он придал такие
размеры и такую форму и такие другие свойства и создал их в таких относительных количествах, как ему нужно было для такой
цели, для которой он их сотворил.
Эти первичные частицы абсолютно тверды: они неизмеримо
более тверды, чем тела, которые из них состоят, настолько тверды, что никогда не изнашиваются, не разбиваются вдребезги, так
как нет такой силы, которая бы могла разделить на части то, что
сам Бог создал нераздельным и целым в первый день творения …
они не изнашиваются»72.
В начале XIX века для объяснения ранее открытых химических законов и законов идеального газа трудами английского
ученого Дж. Дальтона, итальянского ученого А. Авогадро и
шведского ученого Я. Барцелиуса закладывается представление
об атомах как мельчайших частицах химических элементов. В
середине XIX века проведено различие между атомом и молеку-
71
Спасский Б.И. Указ. соч.; Дорфман Я.Г. Указ. соч.; Кудрявцев П.С.
Указ. соч.; Льоцци М. Указ. соч.
72
Спасский Б.И. Указ. соч.
70
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
лой. В то же время идея атомизма в термодинамике воплощается
в форму молекулярно-кинетической теории73.
В 1869 году Д.И. Менделеев открыл закон периодической зависимости свойств химических элементов от их атомного веса.
Этот закон является системой, упорядочивающей множество
элементов. В основе этой системы лежат периодически изменяющиеся свойства ядер элементов и электронных оболочек. Он
обладает предсказательной силой, то есть позволяет предсказывать наличие новых элементов таблицы и их свойства74.
В 1896 году А. Беккерелем было обнаружено явление радиоактивности – самопроизвольного распада ядер некоторых элементов таблицы Менделеева. Им было обнаружено, что соли
урана испускают некоторые лучи, которые вызывают засвечивание фотопластинки. После этого открытия Пьер и Мария Кюри
выделили из солей урана два химических элемента, которые тоже
давали сильное излучение. Эти элементы были названы полоний
и радий, а само явление – радиоактивностью75. Исследования показали, что источником радиоактивного излучения является нестабильное ядро атома. Известны три вида радиоактивного излучения (α-, β-, γ-излучение). В ходе радиоактивного распада ядер
образуются новые ядра и новые элементарные частицы, такие как
ядра атомов гелия (α-частицы), электроны, нейтроны, γ-кванты.
углерода:
Примером
распада
является
распад
ядра
14
14
0

6 С → 7 N + −1 e + ν e . Радиоактивный распад ядер атомов углерода
лежит в основе определения возраста археологических находок
органического происхождения.
Основной характеристикой радиоактивного вещества является период полураспада, т.е. промежуток времени, за который распадается половина имеющихся радиоактивных ядер. Период полураспада Т для разных веществ имеет разные значения. Так, у
радона Т ≈ 3.8 суток, у радия – 1 600 лет, у радиоактивного урана – 5 730 лет. У вещества с маленьким периодом полураспада
73
Спасский Б.И. Указ. соч.; Дорфман Я.Г. Указ. соч.; Кудрявцев П.С.
Указ. соч.; Льоцци М. Указ. соч.
74
Там же.
75
Там же.
71
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
излучение идет активно. На скорость распада не влияют внешние
условия: температура, давление и т.д., т.е. мы не можем управлять этой скоростью, причем абсолютно не важна химическая
связь радиоактивного изотопа, неважно, в какие химические соединения он входит. Как раз этот факт привел к мысли, что излучение свойственно не веществу в целом, а ядру атома. За период
полураспада радиоактивность снижается в два раза. Следовательно, через время Т1/2 число ядер будет равно N0/2, через следующий промежуток времени 2Т1/2 – N0/2⋅2 и т.д. Через промежуток времени nT1/2 число ядер будет равно N = N0/2n, или
N = N0 ⋅ 2
−
t
T1/ 2
. Этот закон выражает основной закон радиоактивного распада. Закон радиоактивного распада можно также записать
ln 2
− λt
в виде N = N 0 e , где λ – постоянная распада, причем λ = T
.
1/ 2
Деление (распад) радиоактивных ядер подчиняется закону случайных чисел (закон Пуассона), который имеет достаточно универсальный характер (см. Приложение).
Измеряя радиоактивность элементов, можно рассчитать возраст различных предметов, что находит свое применение в археологии. 90% космических лучей, попадающих на Землю, состоят из протонов. Сталкиваясь с атомами в атмосфере Земли,
протоны разбивают ядра и выбивают из них вторичные протоны
и нейтроны, которые вступают в новые реакции. Наибольший интерес представляет реакция 01n + 147 N → 146 C + 11H , поскольку атмо14
сфера Земли содержит 79% азота. Углерод-14 ( 6 C ) β-радиоактивен и распадается с периодом полураспада Т1/2 = 5730 лет. Изотопы углерода соединяются с кислородом и в виде углекислого
газа усваиваются растениями и живыми организмами. Устанав14
ливается равновесная концентрация радиоактивного изотопа 6 C :
в одном грамме углерода органического происхождения содержится 70 млрд атомов углерода-14; каждую минуту 15 из них
распадаются. Однако с момента гибели живого организма число
14
атомов 6 C уменьшается в соответствии с законом радиоактивного распада, согласно ядерной реакции, приведенной выше. Измеряя скорость распада, можно определить возраст любой археоло72
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
гической находки. За это открытие американский физик У. Либби
удостоен Нобелевской премии (1960 г.).
Образование нейтронов при делении ядер и захват их другими ядрами делает эти ядра нестабильными, что способно при определенных условиях привести к цепной ядерной реакции. Это
нашло свое применение в атомных реакторах для производства
энергии, а также при изготовлении атомной бомбы. Деление нестабильных ядер было открыто в 1938 году немецкими физиками
О. Ганом, Ф. Штрассманом и Лизой Мейтнер. Теория этого явления в 1939 году была развита Л. Мейтнер и О. Фришем. Венгерский ученый Лео Сциллард в то же самое время первым осознал,
что появляется возможность создать атомную бомбу. 6 декабря
1941 года в США начались работы по созданию атомной бомбы –
«Проект Манхэттен». Для урана-235 критическая масса, необходимая для цепной реакции (взрыва атомной бомбы), составляет
50 кг. Первые атомные реакторы были запущены: в США – 2 декабря 1942 года, в СССР – 25 декабря 1946 года.
Влияние сделанных в данной области научных открытий на
ход исторического развития широко известно, так как возможность гарантированного взаимного уничтожения противников (а
также и всей жизни на Земле) привела к исчезновению глобальных мировых войн.
5.7. Пути познания микрочастиц –
от протонов до кварков
К настоящему времени открыто более 400 типов элементарных частиц, изобилие которых поставило пред физиками трудные
вопросы: что же лежит в основе строения вещества, есть ли какая-нибудь общая схема, систематика, которая позволила бы просто и ясно объяснить взаимную связь элементарных частиц? В
настоящее время в основе классификации элементарных частиц
лежит их деление на два класса: сильно взаимодействующих (адроны) и слабо взаимодействующих (лептоны: электроны, мюоны,
τ-лептоны, соответствующие нейтрино) частиц. Были обнаружены также античастицы, представляющие по ряду параметров
73
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
противоположность обычным частицам (например, электрон –
позитрон, протон – антипротон и др.). Адроны делятся также на
мезоны и барионы, а последние на нуклоны (нейтроны и протоны) и гипероны (Λ, Σ, Ξ, Ω). Разность между числом барионов и
антибарионов в системе называется барионным числом. В теории
элементарных частиц существует закон сохранения барионного
числа в различных процессах с участием элементарных частиц.
М. Гелл-Манн и К. Нишиджима ввели новое квантовое число S
как меру «странности» (S = −1, 0, +1). Странность вместе с барионным зарядом В дает гиперзаряд Y: Y = B + S. Такие в сущности
совершенно различные свойства, как электрический заряд Q,
компонента изоспина I3 и гиперзаряд Y, оказываются связанными
формулой Q = I3 + Y/2, найденной Гелл-Маном и Нишиджимой.
Элементарные частицы, упорядоченные, в частности, по изоспину и гиперзаряду, образуют мультиплеты: триплеты, октеты, декуплеты и т.д., которые, будучи изображены в виде специальных
схем, представляют собой шестиугольники (октеты) и треугольники (триплеты и декуплеты). Вспоминая Пифагора, здесь можно
напомнить его утверждение, что мироздание базируется на простейших правильных фигурах, таких как треугольники, шестиугольники и др.76
Для объяснения основных закономерностей элементарных
частиц М. Гелл-Манн (1963) и независимо от него Цвейг (1964)
предложили модель кварков. В этой модели предполагается, что
все сильновзаимодействующие частицы являются комбинациями
трех основных частиц (которые называют «кварками») и античастиц. Кварки имеют необычные свойства: электрический заряд,
равный ±1/3⋅e или ±2/3⋅e, барионное число (заряд), равный 1/3.
Согласно модели кварки различаются «ароматом»: u (от up –
верхний), d (от down – нижний), s (от strange – странный), c (от
charm – очарование), b (от beauty – красота), t (от truth – истинный). Главная особенность всех кварков в том, что они являются
обладателями соответствующих сильных зарядов. Заряды сильного поля имеют три равноправные разновидности. В исторически сложившейся терминологии эти три разновидности заряда
76
Мотылева Л.С., Скоробогатов В.А., Судариков А.М. Указ. соч.
74
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
называют цветами кварков: условно красным, зеленым и синим.
Взаимодействие кварков (антикварков) осуществляют восемь
разных глюонов (glue – клей), т.е. эти кванты и есть частицы, которые как бы склеивают кварки между собой. Барионы состоят из
трех кварков, мезоны – из двух, например, протон составлен –
p+(uud), нейтрон – n0(udd), π+ -мезон составлен – π+( ud )77.
Современная теория элементарных частиц и сил, известная
как Стандартная Модель (Standard Model), достигла объединения
электромагнетизма со слабыми взаимодействиями, сил управляющих взаимопревращениями элементарных частиц, в частности, нейтронов и протонов в радиоактивных процессах и в недрах
звезд. Стандартная Модель дает отдельное, но похожее описание
сильного взаимодействия, удерживающего кварки внутри протонов и нейтронов, а протоны и нейтроны вместе внутри атомных
ядер78.
В объединенной теории приходится иметь дело с квантовым
характером пространства и времени. В области сверхмалых расстояний пространство может быть представлено непрерывной
структурой соединяющихся струн и мембран или чем-либо другим, до сего времени неизвестным. В настоящее время имеются
идеи относительно того, как теория сильных взаимодействий может быть объединена с теорией слабых взаимодействий (такое
объединение часто называется Великим объединением – Grand
Unification), но они могут сработать, только если подключить
гравитацию, что само по себе является сложной задачей79.
Стандартная Модель физики элементарных частиц описывает
каждую частицу материи и каждую силу как квантовые поля.
Элементарные частицы материи – три поколения фермионов, каждое поколение этих частиц имеет сходную структуру свойств.
Фундаментальные взаимодействия переносятся бозонами, которые организованы согласно трем близко родственным симметриям. Кроме того, одна или большее количество частиц или полей
Хиггса порождают массы других полей.
77
Мотылева Л.С., Скоробогатов В.А., Судариков А.М. Указ. соч.
Сипаров С.В. Указ. соч.; Аруцев А.А., Ермолаев Б.В.,Кутателадзе
И.О., Слуцкий М.С. Указ. соч.
79
Там же.
78
75
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Имеются 5 различных теорий крошечных одномерных объектов, известных как струны (strings), различные моды колебаний
которых проявляются при низкой энергии как различные виды
частиц и, очевидно, представляют собой конечные теории гравитации и других сил в 10-мерном пространстве – времени. Конечно, мы не живем в 10 измерениях, но вероятно, 6 из этих измерений могут быть свернуты настолько сильно, что они не наблюдаются в процессах при энергиях ниже 1016 Гэв, приходящихся на
одну частицу. Ясность во всем этом появилась, лишь когда оказалось, что эти 5 струнных теорий (а также квантовая теория в
11 измерениях) есть не что иное, как приближенные версии единственной фундаментальной теории (иногда называемой Мтеорией). Но пока еще никто не знает, как написать уравнения
этой теории80.
5.8. Э. Шредингер − один из основателей
современной квантовой механики
Волновые свойства материи описываются посредством уравнения Шредингера. Такой подход является наиболее традиционным в настоящее время. Уравнение Шредингера является дифференциальным уравнением второго порядка. Оно тесно связано с
обобщенным, чисто механическим подходом, основанном на
уравнении Гамильтона-Якоби. Уравнение Шредингера переходит
в предельном случае в уравнение обычной механики ГамильтонаЯкоби, когда характерная константа, определяющая квантовые
свойства (постоянная Планка  ), стремится к 0. Основу математического аппарата квантовой механики составляют линейные
операторы, каждому из которых сопоставляется реальная физическая величина. Волновые функции, принадлежащие одной и
той же энергии, ортогональны. Одновременно измеряемые величины обладают специальным свойством коммутативности, что
связано с фундаментальным принципом неопределенностей Гейзенберга. Величины, коммутирующие с оператором энергии (Га80
Сипаров С.В. Указ. соч.; Аруцев А.А., Ермолаев Б.В., Кутателадзе И.О., Слуцкий М.С. Указ. соч.
76
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
мильтонианом), сохраняются. Квантовая механика может быть
сформулирована в рамках нескольких математических формализмов: волновая квантовая механика Шредингера, матричная
квантовая механика Гейзенберга, а также через специальные математические конструкции – интегралы по траекториям
Р. Фейнмана.
Волновая функция, получающаяся либо как решение уравнения Шредингера, либо как результат измерений (с помощью, например, цилиндра Фарадея), дает нам амплитуду вероятности,
квадрат модуля которой описывает вероятность нахождения частицы (системы) в данном состоянии.
Любопытно, что по сравнению с термодинамикой роль теории вероятности в квантовой теории стала более фундаментальной − фактически у математических понятий появился физический смысл. Если раньше теория вероятности использовалась в
основном для статистического осреднения параметров систем,
содержащих большое количество частиц, то теперь даже одна
частица перемещалась в пространстве так или иначе лишь с определенной вероятностью, понятие траектории перестало
иметь смысл.
Интерпретация законов квантовой механики до настоящего
времени представляет собой определенную сложность. Одна из
особенностей квантового измерения состоит в том, что квантовую систему невозможно измерить (т.е. получить какую бы то ни
было информацию о ней), не возмутив при этом ее состояния,
причем тем сильнее, чем больше информации извлекается при
измерении. Известно также, что, даже точно зная состояние системы, результат измерения в ней можно достоверно предсказать
лишь в исключительных случаях (когда система перед измерением находится в одном из собственных состояний). В общем случае можно лишь рассчитать распределение вероятностей по различным результатам измерений. Для практических целей этого
вполне достаточно.
Однако в квантовых системах возникают «смешанные (спутанные) состояния» (entangled states), когда система одновременно находится в нескольких состояниях. Широко известен, например, парадокс Эйнштейна, Подольского, Розена (ЭПР) (см. на77
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
пример, работу Кадомцева Б.Б.81), связанный со «спутанными состояниями», которые лежат в основе работы квантовых компьютеров. Наиболее наглядная форма опыта типа ЭПР состоит в том,
что частица со спином, равным 0, распадается на две частицы со
спинами ½, у каждой из которых измеряется проекция спина на
некоторую ось. Результаты таких измерений определенным образом коррелированы. Это ясно уже из того, что сумма проекций
спинов всех частиц, участвующих в реакции, сохраняется. До
распада эта сумма равна 0 и поэтому после распада тоже должна
остаться нулевой. Корреляция очевидна, если измеряются проекции двух частиц на одну и ту же ось. Тогда если для первой частицы получается проекция, равная +½ то для второй частицы
обязательно получится проекция –½, и наоборот.
Начиная с первых лет существования квантовой механики
предполагалось, что квантово-механические системы могут эволюционировать двумя качественно различными способами: пока
они не измеряются, они эволюционируют линейно, а при измерении подвергаются редукции. Этот постулат был принят в самой
распространенной копенгагенской интерпретации квантовой механики.
Поскольку физика является в основе своей наукой, связанной
с измерениями, то квантовая механика поднимает в связи с этим
ряд проблем. В 1957 году Х. Эверетт предложил «многомировую» интерпретацию квантово-механической концепции измерения, в соответствие с которой в результате взаимодействия квантовой системы с прибором происходит не редукция волновой
функции (как в стандартной, копенгагенской интерпретации), а
одновременная реализация всех возможностей, определяемых
набором собственных состояний системы. Формализм требует
интерпретировать это событие как «расщепление» Вселенной на
множество в одинаковой мере реальных Вселенных, различающихся лишь исходом данного взаимодействия и состоянием сознания наблюдателя, его зафиксировавшего. Физическая Вселенная, таким образом, непрерывно «ветвится», порождая все новые
копии полностью изолированных друг от друга миров. Наблюда81
Кадомцев Б.Б. Необратимость в квантовой механике // Успехи Физических Наук. 2003. Т. 173, № 11. С. 1221–1240.
78
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
тель, однако, в каждый момент находится лишь в одном мире и
не подозревает о существовании остальных. Образно говоря,
происходит следующее. По Эверетту, различные картины мира
существуют в необъятном квантовом пространстве и лишь в сознании человека появляется единственная классическая реальность, называемая «видимый мир»82. Сознание, таким образом,
«запускает» человека в одну из множества реальностей и тем самым сохраняет ему способность к здравому восприятию и размышлению. При этом мы не в состоянии увидеть другие миры,
так как они не пересекаются с нашим.
5.9. Принцип неопределенностей.
Зависимость результатов квантовых
измерений от наблюдателя
Принципиальным результатом квантовой механики является
невозможность одновременного точного измерения двух канонически сопряженных величин, что выражается соотношением неопределенностей (соотношение Гейзенберга): ΔxΔPx > h, где Δx –
точность определения (измерения) координаты частицы (например, "x"), ΔPx – точность одновременного определения (измерения) соответствующего импульса (например, проекции импульса
на ось "x" – ΔPx), h – постоянная Планка. Таким образом, у квантовых объектов невозможно сколь угодно точно измерить координату и сопряженный с ней импульс.
В человеческом сообществе также невозможно сколь угодно
точно предсказать одновременно различные параметры общества
(состояние общества) в будущем. К. Поппер, например, видит
причину этого в том, что человек, совершая определенный поступок, согласно своей собственной цели, невольно инициирует неподконтрольные ему процессы. Так, например, согласно
К. Попперу, застраховав свое жилье, человек невольно способствует развитию страховых компаний, развивать которые вовсе не
82
Сипаров С.В. Указ. соч.; Аруцев А.А., Ермолаев Б.В., Кутателадзе И.О., Слуцкий М.С. Указ. соч.
79
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
входило в его планы и т.д. Главной задачей теоретических социальных наук, согласно К. Попперу, является то, что «они должны
выявить ненамеренные социальные последствия интенциональных
человеческих действий»83. Кроме того, в поступках людей всегда
присутствует элемент подсознательного, иррационального, что
также накладывает отпечаток неопределенности на ход исторических событий. Интересно заметить, что пишет по поводу известных событий во Франции историк Т.Н. Грановский84: «Иоанна
д’Арк выступает на сцену под влиянием необъяснимого ни логически, ни исторически настроения духа. Она была духовно убеждена в теотическом (божественном) призвании освободить Францию… Вообще общего энергического движения незаметно было
ни в каком сословии. Духовенство явно становится на сторону
Англии». Исследуя оптимальную стратегию поведения людей в
обществе, известный специалист в области синергетики
Д. Рюэль85 утверждает, что «немного ошибочное поведение может
оказаться лучшей стратегией» в ряде случаев. Подобные факты
свидетельствуют о наличии сходных с принципом неопределенности связей в закономерностях развития человеческого общества.
Н. Бор, размышляя над задачей интерпретации квантовой механики, пришел к более общим идеям, положенным им в основу
принципа дополнительности, который включал в себя и принцип
неопределенностей Гейзенберга. Отправной точкой принципа
дополнительности является установленный факт наличия корпускулярно-волнового дуализма как для света, так и для вещества
(«материи»). И свет, и частицы проявляют в различных условиях
противоречивые свойства, и в связи с этим о них возникает противоречивое представление. С одной стороны, они представляются нам в виде непрерывного поля, распределенного в пространстве, будь то световое поле или поле, которое описывается
волновой функцией. С другой стороны, и свет, и, например, электрон выступают как частицы, как материальные точки. Эти два
представления, являясь необходимыми исключают друг друга.
83
Поппер К. Предположения и опровержения. М.: Аст, Ермак, 2004.
638 с.
84
85
Грановский Т.Н. Указ. соч. С. 373.
Рюэль Д. Случайность и хаос, РХД. М.; Ижевск, 2001. С. 39.
80
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Они, по Бору, являются дополнительными. Далее, при одном
представлении микрообъекта используется причинное описание
соответствующих процессов, в другом же случае – пространственно-временное. В этом и заключается сущность принципа дополнительности. Таким образом, принцип дополнительности утверждает, что для полноты познания необходимо принять взаимоисключающие явления как дополнительные.
Причиной корпускулярно-волнового дуализма, по Бору, является то обстоятельство, что сам микрообъект не является ни волной, ни частицей в обычном понимании. Однако, вследствие того
что сведения об этом объекте, о его характеристиках получают в
результате его взаимодействия с классическим прибором, то есть
макроскопичесим объектом, следует описывать этот микрообъект
в классических понятиях, то есть использовать классические представления о волне и частице. Мы вынуждены говорить на классическом языке, хотя с его помощью нельзя выразить все особенности микрообъекта, который не является классическим.
Отметим также, что измерение любой характеристики микрообъекта нарушает его состояние, так что объект ведет себя
иначе при проведении измерений и без измерений. Таким образом, микрообъект ведет себя по-разному, в зависимости от того,
следим мы за ним с помощью прибора или нет.
При описании исторических событий аналогично человек,
являясь основным субъектом этих событий, должен быть охарактеризован в совокупности его личностно-психологических характеристик, кроме того, он входит в более расширенную структуру,
называемую социальной группой, затем он является гражданином
конкретного государства и, наконец, он является представителем
человеческого рода (т.е. группа, нация, класс, сообщество, цивилизация и т.д.). Таким образом, взятая в единстве всех вышеперечисленных своих связей каждая конкретная личность должна
быть описана дополнительным образом, то есть с разных позиций. Это означает наличие похожего принципа дополнительности
и в сфере социальных явлений.
В связи с тем что на сегодняшний день ясно осознана зависимость описания внешнего мира от измеряющих его свойства
приборов, причем одним из таких «приборов» является познаю81
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
щий природу человек, важным моментом становится более детальное изучение этих аспектов (см. например, различную литературу по нейро-лингвистическому программироваию86). Большим открытием «постмодерна» было осознание того факта, что
ни «я», ни мир не являются раз и навсегда данными, скорее они
существуют в изменяющихся состояниях, у которых есть своя
история, развитие. Образно выражаясь, «человек-картограф» −
это не лишенная истории отдельная монада, которая полностью и
стерильно изолирована от мира, наносимого на карту. На различных стадиях своей собственной истории, своего роста и развития
«картограф» будет делать совершенно различные карты. В этом
процессе развития субъект будет представлять себе мир совершенно по-разному, основываясь не столько на том, что действительно есть «там», в каком-то наперед заданном мире, а во многом на том, что сам субъект привносит в картину.
Контрольные вопросы
1. Расскажите о специальной теории относительности (СТО)
и ее влиянии на обновление МКМ.
2. Каковы посылки и выводы общей теории относительности?
3. Какова трактовка пространства, времени, движения, вещества в классической физике и теории относительности
А. Эйнштейна?
4. Каковы основные отличия современной картины мира
(СКМ) от МКМ?
5. Расскажите об эволюции идей атомизма от Демокрита до
Э. Резерфорда.
6. Охарактеризуйте дальнейший прогресс в познании микрочастиц – от протонов до кварков.
7. Расскажите о современной квантовой механике.
8. В чем заключается принцип неопределеностей?
9. Что означает зависимость результатов квантовых измерений от наблюдателя?
86
Бавистер, С. Основы НЛП. С. 99.
82
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
6. Современная космология
о начале Вселенной
Основная идея возникновения Вселенной состоит в том, что
Вселенная на ранних стадиях имела неустойчивое вакуумоподобное состояние с большой плотностью энергии. Эта энергия,
как и исходная материя, возникла из квантового вакуума. В физическом вакууме отсутствуют фиксированные частицы и поля,
но в нем имеются виртуальные частицы87.
Расчеты показали, что приблизительно 13.7 млрд лет назад
материя нашей Вселенной была сконцентрирована в необычайно
малом объеме порядка планковских расстояний (около 10-35 м) с
плотностью ρ = 1093 г/см-3 при температуре Т = 1027К. Утверждается, что наблюдаемая сейчас Вселенная возникла благодаря гигантскому взрыву, Большому Взрыву (Big Bang), этой исходной
космической материи88.
Видимая материя нашей Вселенной составляет только несколько процентов от имеющейся материи ( ≈ 4%), оставшуюся
часть занимают темная материя (dark matter, ≈ 24%) и темная
энергия (dark energy, ≈ 72%), кривизна Вселенной близка к 0 (модель плоской Вселенной). Темная материя удерживает вращающиеся Галактики от разлетания, но пока темная материя недоступна для наблюдения традиционными способами. Темная энергия обусловливает наблюдаемое значение расширения Вселенной. Одной из основных моделей является многомерная модель
Вселенной, которая имеет четыре обычные размерности (три
пространственных и одна временная) и несколько компактных
размерностей. Компактные размерности организованы по типу
87
Мотылева Л.С., Скоробогатов В.А., Судариков А.М. Указ. соч.
Мотылева Л.С., Скоробогатов В.А., Судариков А.М. Указ. соч.;
Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания. М.: Academia,
2006. 608 с.
88
83
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
струны (superstrings theory), где протяженные размерности соответствуют наблюдаемым, а «свернутые» − компактным.
Утверждение "Вселенная существовала всегда" оставляет место для вопроса, всегда ли она была такой, какой мы видим ее
сейчас. Ведь если Вселенная сохраняет свои свойства во времени
и представляет собой более или менее равномерное распределение звезд в пространстве, то возникает т.н. "фотометрический парадокс": ночное небо должно сиять, поскольку в любом направлении ближе или дальше от нас будет иметься звезда. Но этого
мы не видим. Зато мы обнаружили, что имеет место красное
смещение. И полагаем, что все галактики разлетаются. Значит,
когда-то все они были поблизости друг от друга в какой-то малой
области. А в "остальном пространстве" было пусто, и, значит, говорить о том, что равномерное распределение сохранялось постоянно, не приходится. Таким образом, Вселенная эволюционирует. В настоящее время полагают, что примерно 13,7 млрд. лет
назад все вещество было сосредоточено в одной точке. Такая ситуация не позволяет говорить о существовании даже таких основополагающих понятий, как пространство и время. Не было тогда
ни пространства, ни времени в обычном смысле. Затем произошел Большой Взрыв, в результате которого образовались протоны, электроны и другие элементарные частицы. Взаимодействие
излучения с веществом на определенном этапе привело к тому,
что излучение и вещество стали эволюционировать с разным
темпом. Об этом мы можем догадаться по существованию так называемого реликтового излучения, характеризующего раннюю
стадию развития Вселенной, которое сейчас наблюдается в виде
однородного фона длинноволнового излучения, наблюдаемого с
любого направления. Частицы стремительно разлетались, взаимодействуя между собой в условиях гигантских температур, постепенно образовались облака, звезды, в недрах которых идут
процессы ядерного синтеза тяжелых элементов, и к настоящему
времени мы имеем то, что имеем. Но к чему же это все приведет?
Все зависит от того, какова средняя плотность вещества во Вселенной. Если она больше некоторого критического значения, то
реализуется модель замкнутой Вселенной. Под действием сил
гравитационного притяжения расширение прекратится (примерно
84
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
еще через 25 млрд. лет) и начнется сжатие, в результате которого
все вещество вновь сожмется в точку. Если же плотность меньше
критической, то гравитационные силы не смогут остановить расширение. Реализуется модель открытой Вселенной. Через 1015
лет звезды остынут, через 1019 они покинут свои галактики, еще
через невообразимо большие промежутки времени (если известные сейчас физические законы все еще будут действовать) в результате радиоактивного распада все вещество превратится в железо, еще гораздо позже железные "капли" превратятся в нейтронные звезды и черные дыры, которые через 1067 лет
испарятся. Оценить плотность наблюдаемой Вселенной непросто,
хотя последние данные указывают на то, что, вероятно, она ниже
критической и Вселенная является открытой89.
Из чего же состоит Вселенная? Хорошо видимая на ночном
небе полоса, густо усеянная звездами, – Млечный путь – представляет собой "вид в профиль" нашей галактики, той к которой
принадлежит Солнце. Кроме Солнца, в нее входит еще порядка
150 миллиардов звезд. Галактика огромна, межзвездные расстояния намного превосходят размеры самих звезд. Можно сказать,
что звезды в галактике представляют собой чрезвычайно разреженный газ частиц. Но наша галактика не единственна. Существует множество других, столь же гигантских, образующих Метагалактику – всю наблюдаемую Вселенную. В свою очередь межгалактические расстояния сравнимы с размерами самих галактик,
поэтому можно сказать, что, рассматривая галактики как частицы, мы имеем весьма вязкую среду.
Э. Хаббл предложил следующую классификацию галактик:
● эллиптические, сфероиды различной сплюснутости, состоящие в основном из старых звезд (как, кстати, определить их
возраст?);
● спиральные, в "рукавах" которых находятся молодые звезды;
● неправильной формы.
89
Сипаров С.В. Указ. соч.; Горохов В.Г. Указ. соч. С. 26; Мотылева Л.С., Скоробогатов В.А., Судариков А.М. Указ. соч.; Аруцев А.А., Ермолаев Б.В., Кутателадзе И.О., Слуцкий М.С. Указ. соч.; Дубнищева Т.Я.
Указ. соч.
85
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Все они образовались из протооблаков межзвездного вещества, обладающих различными массами и различными моментами количества движения − характеристикой, показывающей, как
двигались различные части облаков относительно друг друга. В
центрах галактик находятся ядра − компактные скопления огромного количества звезд, выделяющих гигантские энергии во всех
диапазонах длин волн90.
Любая научная космологическая теория призвана объяснить
прежде всего твердо установленные экспериментальные факты. К
числу таких фактов относятся следующие91.
1. Расширение
Вселенной,
подчиненное
зависимости
Э. Хаббла (чем дальше расположен объект, тем быстрее его скорость удаления и связанное с этим «красное смещение»).
2. Асимметрия между веществом и антивеществом, выраженная в преобладании вещества в структуре нашей Вселенной.
3. Однородность и изотропность светящейся материи в масштабе расстояний порядка 100 Мегапарсек.
4. Существование и изотропность реликтового фонового излучения с тепловым спектром, соответствующим температуре
2,7К.
5. Существование галактик, галактических скоплений и ячеистой (клетчатой) структуры Вселенной на метагалактическом
уровне.
В объяснении этих свойств решающую роль играет принятая
в релятивистской космологии эволюционная концепция, согласно
которой все космические объекты изменяются во времени определенным образом.
90
Сипаров С.В. Указ. соч.; Горохов В.Г. Указ. соч. С. 26; Мотылева Л.С., Скоробогатов В.А., Судариков А.М. Указ. соч.; Аруцев А.А., Ермолаев Б.В., Кутателадзе И.О., Слуцкий М.С. Указ. соч.; Дубнищева Т.Я.
Указ. соч.
91
Аруцев А.А., Ермолаев Б.В., Кутателадзе И.О., Слуцкий М.С. Указ.
соч.
86
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
6.1. Эволюция материи во Вселенной
на уровне микро- и мегамира
Инфляционная теория вплотную приблизилась к началу расширения Вселенной в момент времени порядка 10-43 с, когда
квантовая гравитация существует в виде многомерной пенистой
структуры. Вселенная родилась из неустойчивого, вакуумоподобного состояния. В физическом вакууме отсутствуют фиксированные частицы и поля в обычном их понимании, но в нем имеются виртуальные частицы, которые рождаются и исчезают, не
проявляя себя как реальные частицы (то есть без выполнения законов сохранения). За фазой инфляционного расширения вакуумоподобного состояния Вселенной следует Большой взрыв.
Своеобразные этапы в космологии именуются эрами. Для каждой
эры выделяется преобладающая форма взаимодействия и организации материи и в соответствии с этим даются названия эр: 1) эра
великого объединения, 2) адронная эра, 3) лептонная эра, 4) фотонная эра, 5) эра образования галактик и звезд, 6) современная
эра92.
Эра великого объединения охватывает промежуток времени
приблизительно от 10-43 до 10-35 с и включает в себя превращения
материи от возбужденного вакуума через его разрушение до образования под действием суперсилы сверхплотной материи, состоящей из сверхтяжелых частиц.
Эра адронов охватывает промежуток времени приблизительно от 10-35 до 10-6 с. Адронами называются частицы, которые обладают вещественной массой и свойством сильного взаимодействия. Начало эры адронов называют Большим взрывом, в ходе которого единый до этого тип взаимодействия (суперсила) разделяется на три типа взаимодействия – гравитационное, сильное
ядерное и электрослабое. В результате взрыва и расширения Вселенной происходит постепенное понижение температуры и плотности Вселенной.
92
Аруцев А.А., Ермолаев Б.В., Кутателадзе И.О., Слуцкий М.С. Указ.
соч.; Дубнищева Т.Я. Указ. соч.
87
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Далее следует эра лептонов, охватывающая промежуток
времени от 10-6 до 1 с. Здесь основную роль играют лептоны,
участвующие во взаимных превращениях протонов и нейтронов.
В этот период температура Вселенной находилась в промежутке
от1010К до 1012К. Для античастиц температура была низка, и они
больше не могли существовать.
Далее следует фотонная эра, которая длилась от 1 с до 1 млн.
лет. Начало эры ознаменовалось разделением электрослабых
взаимодействий на слабые и электромагнитные. Квантами электромагнитного поля являются фотоны. Во Вселенной установилось соотношение – на один протон приходится миллиард фотонов, т.е. 1:109. В эпоху фотонов температура Вселенной снизилась от 1010К до 3000К93.
Затем в эру образования Галактик и звезд сформировались
первичные звезды и протогалактики из газовых скоплений водорода и гелия. В этом формировании участвовали силы гравитации.
6.2. Антропный принцип космологии.
Изменения физических констант
Общий ход развития материи во Вселенной, приведший к
возникновению разума, определяется фундаментальными константами, число которых относительно невелико – порядка восемнадцати. Любопытно, что самые мелкие (планковские) единицы длины (lp = 10-35 м) и времени (τp = 10-44 сек), а также самая
большая единица – время Хаббла (tH = 1017 лет) определяются
гравитационными взаимодействиями. Все материальные структуры промежуточных размеров обусловлены действием ядерных
(≤ 10-14 м) и электромагнитных взаимодействий (от атомов до окружающих нас предметов). Некоторые фундаментальные константы могут, согласно последним данным, меняться в космологических масштабах. В виду важности фундаментальных кон93
Мотылева Л.С., Скоробогатов В.А., Судариков А.М. Указ. соч.;
Аруцев А.А., Ермолаев Б.В., Кутателадзе И.О., Слуцкий М.С. Указ. соч.;
Дубнищева Т.Я. Указ. соч.
88
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
стант приведем их список (а также символ и численные значения
в системе единиц СИ): заряд протона (e; 1,6⋅10-19), постоянная
Планка (h; 6,63⋅10-34), скорость света (c; 3⋅10-8), гравитационная
постоянная Ньютона (G; 6,67⋅10-11), масса покоя протона (mp;
1,67⋅10-27, масса покоя электрона (me; 9,11⋅10-31), постоянная слабого взаимодействия (gw; 1,43⋅10-62), постоянная сильного взаимодействия (gs; 15), постоянная Хаббла (H; 2⋅10-18), космологическая постоянная (Λ;⋅<10-53), космическое отношение числа фотонов к числу протонов (S; 109), планковская длина (lp; 1,62⋅10-35),
планковское время (τp; 5,39⋅10-44), протонное (ядерное) комптоновское время (tN; 4,41⋅10-24), время Хаббла (tH; 5⋅1017), электромагнитная постоянная тонкой структуры (α; 7,3⋅10-3), постоянная
тонкой структуры слабого взаимодействия (αw; 3,05⋅10-12), гравитационная постоянная тонкой структуры (αG; 5,9⋅10-39)94.
Приведем примеры зависимости организации и свойств материи Вселенной от мировых констант. К настоящему времени
хорошо известно, что тяжелые элементы таблицы Менделеева, из
которых сформированы живые организмы, образуются в недрах
звезд. Но как они попадают наружу? Когда массивная звезда исчерпает запасы ядерного топлива (водорода), ее ядро становится
неустойчивым и происходит гравитационное сжатие, после чего
звезда взрывается. Гравитационное сжатие звезды способствует
формированию тяжелых элементов в недрах такой звезды, а ее
взрыв (взрыв сверхновой звезды) – распространению более тяжелых, чем водород, элементов во Вселенной. В настоящее время
мы наблюдаем вторичные звезды, а первичные звезды в настоящий момент уже отсутствуют во Вселенной. Наша планета и мы
сами произошли из пепла первичных звезд95.
Интересно то, что только при существующем значении постоянной слабого взаимодействия (gw) нейтрино способны вызывать взрыв сверхновой звезды и разбросать ее оболочку в пространстве. Если бы значение этой величины было чуть меньше
существующего, то потоки нейтрино не были бы столь мощными,
94
Аруцев А.А., Ермолаев Б.В., Кутателадзе И.О., Слуцкий М.С. Указ.
соч.; Дубнищева Т.Я. Указ. соч.
95
Там же.
89
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
чтобы взорвать звезду. А если бы значение этой мировой постоянной величины было чуть больше, то потоки нейтрино вступили
бы с ядром во взаимодействие и были бы захвачены ядром звезды, и тоже не смогли бы оказать влияния на взрыв сверхновой.
Таким образом, если бы любая из восемнадцати приведенных
фундаментальных констант хотя бы слегка отличалась от своих
настоящих значений, то возникновение разума во Вселенной было бы невозможно96.
Научная история антропного принципа (АП) включает три
этапа, которые можно условно обозначит так: дорелятивистский,
макроскопически-релятивистский, современный. Первый этап –
конец XIX в. – Уоллес подчеркивал, что одним из важнейших
фактов является установление факта единства всей обширной,
видимой части Вселенной, которая состоит из одних и тех же химических элементов, подчиняется одним и тем же физическим
законам. Формулировка Уоллеса: «Человек – этот венец сознательной органической жизни – мог развиться здесь на Земле,
только при наличии всей этой чудовищно обширной материальной Вселенной, которую мы видим вокруг нас».
Второй этап разработки АП охватывает 1950 – 1960-е годы.
А.Л. Зельманов выразил АП так: «…возможность существования
субъекта, изучающего Вселенную, определяется свойствами изучаемого объекта… Мы являемся свидетелями процессов определенного типа потому, что процессы другого типа протекают без
свидетелей».
АП в современной формулировке был предложен Дикке и
Картером в 1973 г.97.
Слабый АП: "Наше положение во Вселенной с необходимостью является привилегированным в том смысле, что оно должно
быть совместимо с нашим существованием как наблюдателей".
Сильный АП: "Вселенная (и, следовательно, фундаментальные параметры, от которых она зависит) должна быть такой, чтобы в ней на некотором этапе эволюции допускалось существование наблюдателей".
96
Аруцев А.А., Ермолаев Б.В., Кутателадзе И.О., Слуцкий М.С. Указ.
соч.; Дубнищева Т.Я. Указ. соч.
97
Там же.
90
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Один из вариантов АП связан с понятием «ансамбля Вселенных». Постулируется множество Вселенных, в котором в результате некоего стохастического процесса реализуются все возможные комбинации фундаментальных постоянных и других параметров. В этом множестве обязательно найдутся Вселенные с
«благоприятным устройством», способные, быть может, породить и разумную жизнь и посредством нее «осознать себя» на некотором этапе эволюции. Наша Вселенная, очевидно, принадлежит к этому выделенному подмножеству.
6.3. Научные основания
представлений о существовании жизни
и цивилизаций во Вселенной
Физика и астрономия установили факт тождественности физических законов во всей видимой части Вселенной. Астрономия
показала, что Солнце и наша Галактика по различным параметрам являются «средними» (рядовыми) объектами Вселенной. Все
живое состоит в основном из водорода, кислорода, азота, углерода и незначительного количества более тяжелых элементов от
фосфора до железа. Эти элементы возникли в недрах первичных
звезд, образованных из водорода и гелия. Элементы тяжелее водорода образовались в недрах звезд первого поколения. По завершении эволюции звезды следовал ее взрыв, при этом ее оболочка срывалась и разбрасывалась в окружающее пространство.
Из этого звездного пепла затем образовались звезды второго поколения, которые содержали все необходимые элементы и многие низкомолекулярные соединения. Сложные органические молекулы могли возникнуть на образовавшихся планетах в ходе последующего теплового процесса. Суть этого процесса в разогреве
недр планеты вследствие радиоактивного распада урана, тория и
калия-40 и выносе на поверхность планеты расплавленных масс.
Взаимодействие с водой низкомолекулярных полимеров могло
привести к образованию сложных органических соединений, послуживших основой для эволюции открытых каталитических
систем с последующим образованием простейших живых орга91
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
низмов. Радиоастрономические методы исследования позволили
обнаружить в туманностях около 50 различных, в том числе органических соединений, содержащих более десятка атомов в молекуле. Были обнаружены соединения, являющиеся основой белков живых организмов. Цепь прогрессивной эволюции выглядит
следующим образом98:
Атомные ядра – Атомы – Низкомолеклярные соединения –
Высокомолекулярные соединения – Надмолекулярные соединения
(начало жизни) – Прокариоты – Одноклеточные организмы –
Многоклеточные организмы
6.4. Проблема поиска жизни во Вселенной
Американский астрофизик Ф. Дрейк предложил формулу для
приближенного определения числа возможных цивилизаций во
Вселенной, находящихся на технологической стадии эволюции.
Формула включает в себя шесть сомножителей (их число может
изменяться в зависимости от начальных условий), среди которых
фигурируют вероятность наличия у звезды планетной системы, вероятность наличия на планете жизни, а также вероятность разума и
технологий. Проблема поиска жизни исходит из общности физических законов во всех уголках нашей Вселенной, из чего делается
вывод, что если жизнь возникла в одной части Вселенной (на Земле), то нет оснований утверждать, что это невозможно где-то в другой части Вселенной, так как законы, управляющие развитием материи одни и те же. Например, в плотных межзвездных облаках
обнаруживаются сложные органические молекулы (представляющие собой вершину эволюции неживой материи), от которых уже
не столь далеко до возникновения простейших организмов99.
Кроме того, в основе нашей Вселенной заложено ее развитие,
это отражено в том факте, что в ХХ столетии астрофизика стала
«насквозь эволюционной» наукой: созданы теории эволюции Ме98
Мотылева Л.С., Скоробогатов В.А., Судариков А.М. Указ. соч.;
Аруцев А.А., Ермолаев Б.В., Кутателадзе И.О., Слуцкий М.С. Указ. соч.;
Дубнищева Т.Я. Указ. соч.
99
Там же.
92
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
тагалактики, галактик, звезд, планетных систем. Эти теории хорошо согласуются между собой в единой эволюционной последовательности событий. Эволюция материи во Вселенной также позволяет полагать, что подобное саморазвитие материи способно привести к зарождению форм жизни в иных уголках Вселенной100.
Проблема возникновения жизни во Вселенной сложна, и она
все еще далека от полного решения. Поиски различных форм
жизни на данный момент пока не привели к положительному результату.
6.5. Проблема поиска
внесолнечных планетных систем
Оптические методы обнаружения планет101.
1) астрономический (фиксация небольших изменений положения звезды вследствие ее обращения вокруг общего с планетой
барицентра);
2) фотометрический (регистрация отраженного планетами
света);
3) радиометрический (регистрация теплового излучения планет);
4) затменный (небольшие изменения спектрального состава
излучения звезды во время прохождения по ее диску планеты; затменный метод требует расположения наблюдателя в плоскости
орбиты планеты).
Отметим, что каждый из этих методов лишь на пределе технических возможностей пригоден для исследования даже ближайших звезд.
Планетная система Веги102.
Известный нам на Земле зодиакальный свет, возникающий
из-за рассеяния солнечных фотонов на пыли, является видимым
100
Аруцев А.А., Ермолаев Б.В., Кутателадзе И.О., Слуцкий М.С. Указ.
соч.; Дубнищева Т.Я. Указ. соч.
101
Там же.
102
http://www.astronet.ru
93
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
проявлением нашего собственного околосолнечного пылевого
диска. Внутренние части Солнечной системы − отнюдь не главный резервуар этой пыли. Пояс Койпера − место, где она может
рождаться гораздо интенсивнее.
Посмотрев на Солнечную систему с расстояния в несколько
световых лет в мощный инфракрасный телескоп, астрономы Веги
скорее всего увидели бы такой же "бублик", образованный подогреваемой Солнцем пылью, с дыркой внутри, который мы видим у Вега-подобных звезд. Здесь, на Земле, мы хорошо знаем,
что у нас есть планеты, которые активно "выметали" после рождения (и "выметают" сегодня) более мелкие тела из круга радиусом 30 а.е. (орбита Нептуна). Нет планетезималей − нечему дробиться и испаряться, следовательно, и пыли в этом круге будет
меньше. За его пределами, то есть в поясе Койпера, эти процессы
могут иметь место. Там планетезималей много, их никто не "выметает", значит, есть чему дробится и подпитывать пылевой диск.
Но это мы знаем лишь потому, что сами здесь живем. А вот
«астрономы» с Веги наших планет не увидали бы. Виден был бы
только "бублик" пылевого диска в тепловых лучах и, возможно,
называют это "феноменом Солнца", совершенно справедливо подозревая, что некоторые особенности его геометрии вызваны наличием здесь планет. (Правда, наш "бублик" пылевого диска существенно слабее пылевого диска около Веги. К тому же в Солнечной системе есть дополнительный поставщик пыли − главный
пояс астероидов.)
Открытия планет вне Солнечной системы103.
Швейцарцы Мэйор и Келоц нашли периодические изменения
лучевой скорости звезды 51 Пегаса, и результаты оказались настолько феноменальными, что поначалу многие не поверили, что
это планета. Амплитуда изменения скорости была около 60 метров в секунду, а период − всего 4.4 дня! График лучевой скорости
51 Пегаса показал – невероятный, но несомненный факт. Это означало, что огромная планета, сравнимая с Юпитером, вращается
вокруг звезды на расстоянии 0.05 от радиуса земной орбиты.
103
http://www.astronet.ru.
94
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
После первого сообщения Баттлер и Марси подтвердили
планету у 51 Пегаса всего за две недели, а потом запустили открытия на поток. С 1996 года пошел поток открытий и главный
вклад в него вносила группа Марси – Баттлера. В этом потоке
пошли новые сенсации. Тесные орбиты планет-гигантов оказались обычным делом. Оказалось, что многие гигантские планеты
имеют очень вытянутую, эксцентричную орбиту (эксцентричную – от слова "эксцентриситет"). Кривая скорости звезды с планетой на круговой орбите выписывает синусоиду. Джеф Марси
говорил: "Пока мы видели синусоидальные кривые, еще оставалась какая-то капля сомнений в том что это планеты. Когда увидели такую кривую, и она отлично улеглась на кеплеровскую орбиту – все сомнения отпали". На данный момент обнаружено более 100 планет вне пределов Солнечной системы.
За пределами Солнечной системы в 2007 году найдена планета, условия на которой сопоставимы с земными. Планета с индексом "с" обращается вокруг красного карлика Gliese 581 всего в
двухстах триллионах километров от нас (20,4 свет. лет). Gliese
581 была впервые зарегистрирована в каталоге прусским астрономом Фридрихом Вильгельмом Августом Аргеландером в
1863 году. Она находится в созвездии Весов. В сравнении с
Солнцем эта звезда меньше и холоднее. Без телескопа ее не видно. У Gliese 581 не менее трех планет. Помимо планеты c вокруг
звезды обращаются также планета b, похожая на Нептун, и планета а, которую открыли первой. Она в восемь раз массивнее
Земли и обращается вокруг своего светила за 84 дня. Еще недавно считалось, что у красных карликов не может быть планет с условиями, близкими к земным. Теперь это опровергнуто не только
теоретически, но и практически. Планета Gliese 581с массивнее
Земли приблизительно в пять раз. Диаметр ее больше земного в
полтора раза. Вокруг звезды планета обращается за 13 дней. По
крайней мере, очевидное предположение о том, что среди бессчетных планет далеких звезд найдется хоть отдаленно похожая
на нашу, стало очевидно доказанным. Открытая планета представляет собой последнюю стадию эволюции планетной системы,
подобной Солнечной системе.
95
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В мечтах и набросках жив и метод прямого наблюдения планет земного типа. Наблюдать планету в телескоп чрезвычайно
сложно. Во-первых, надо из оптического диапазона перейти в
инфракрасный. В нем звезда тусклее, а планета ярче. Во-вторых,
надо использовать несколько телескопов в режиме так называемой "нуль-интерферометрии". Телескопы должны находится в
космосе, фиксированы с микронной точностью друг относительно друга, и изображения с них должны когерентно смешиваться и
интерферировать так, чтобы свет звезды занулялся интерференцией, а свет планет – суммировался. Это трудно, но можно. Такие
проекты разрабатываются, причем и Европейским космическим
агентством и НАСА. Европейский проект называется "Дарвин".
6.6. Проблема поиска цивилизаций
Еще в начале 1960-х годов было высказано предположение,
что при современном уровне развития радиотехники возможно
установление двусторонней радиосвязи между цивилизациями в
нашей Галактике. В этой связи было предложено выбрать длину
электромагнитной волны в 21 см, так как она должна быть известна всем цивилизациям как излучение нейтрального межзвездного водорода. На этой длине волны и ведутся исследования104.
Кроме того, оказалось, что излучение несущей частоты земного телевидения может быть обнаружено на расстоянии до
10 световых лет, а излучение мощных локаторов – на расстоянии
до 30 световых лет.
К началу 80-х годов определился ряд направлений поиска
информации о внеземных цивилизациях (ВЦ).
● Поиск преднамеренных и непреднамеренных сигналов о
ВЦ.
● Межзвездные перелеты, организованные мощными ВЦ с
околосветовыми скоростями.
● Астроинженерная деятельность развитых ВЦ.
104
Аруцев А.А., Ермолаев Б.В., Кутателадзе И.О., Слуцкий М.С. Указ.
соч.; Дубнищева Т.Я. Указ. соч.
96
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
● Следы посещения Солнечной системы и колонизации Галактики; палеоастрономия.
● Феномен племени догонов105. В 1931 году французские ученые М. Гриоль и Ж. Детерлен в излучине африканской реки Нигер на территории современной республики Мали обнаружили
небольшое племя догонов, которое и поныне отстает в своем развитии. Догоны не имеют собственной письменности. Их знания
передаются из поколения в поколение в легендах. Знают они о
планетах Солнечной системы, знают о вращении Земли вокруг
своей оси, знают о четырех спутниках Юпитера, которые видно
только в телескоп, о кольцах Сатурна. Многое из того, что современная наука узнала о Сириусе лишь в 70-е годы нашего столетия, уже было известно догонам. Догоны имеют сведения о
226 различных созвездиях нашего неба. В их легендах содержатся сведения из молекулярной биологии и ядерной физики. Загадкой остается источник этих знаний племени догонов.
● Дольменные цивилизации. Дольмены (каменные изваяния,
напоминающие простенький дом с круглым входным отверстием) встречаются от побережья Франции и Италии до Кавказских
гор. Назначение этих сооружений до сих пор не выяснено. Неизвестно также, что за цивилизация создавала эти объекты.
● В пустынной местности возле перуанских Анд имеется небольшая долина Наска106. На этой долине разместилась большая
«художественная галерея» из 788 рисунков различных растений и
животных гигантских размеров. Среди них есть 180-метровая
ящерица, десятки изображений различных обезьян и птиц по 250
м каждая, а также рисунок человека высотой 620 м. Одну из деталей строения лапки паука ученые увидели только под микроскопом. Происхожение и назначение этих рисунков неизвестно.
● Имеются необычные фрески и иероглифы в сооружениях
древнего Египта и др.
Вывод ученых на данный момент: «Космос молчит», т.е. пока
деятельности ВЦ не обнаружено.
105
Скарлато Г. Занимательная география. Киев: Альтерпресс, 1996.
C. 172.
106
Скарлато Г. Указ. соч. С. 167.
97
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
6.7. Эволюция планетных систем
Солнце – рядовая звезда спектрального класса G2. Оно занимает место примерно в середине диаграммы Герцшпрунга–
Рессела (Г–Р)107.
Наше Солнце – одна из звезд главной последовательности –
находится примерно в середине длительного стабильного этапа
своей жизни. Возраст Солнца около 5 миллиардов лет, и за все
время его светимость менялась не более чем на 30% без какихлибо резких скачков. Это позволило нашей планетной системе
существовать в почти неизменных условиях, дало жизни возможность возникнуть и развиться, по крайней мере, на одной планете
Солнечной системы – на Земле. Однако в свое время – через
примерно 5.7 млрд. лет – спокойная жизнь для Солнечной системы закончится. Согласно теории звездной эволюции, все звезды,
имеющие массу от одной до нескольких масс Солнца (Mo), на заключительном этапе вступают в фазу красного гиганта. Основная
причина перехода к красному гиганту – перестройка процессов
ядерного горения в недрах звезды. На главной последовательности основной источник энергии в звездах – превращение водорода в гелий108.
Согласно теории звездной эволюции, все звезды, имеющие
массу от одной до нескольких масс Солнца (Mo), на заключительном этапе вступают в фазу красного гиганта. Основная причина перехода к красному гиганту – перестройка процессов ядерного горения в недрах звезды. На главной последовательности
основной источник энергии в звездах – превращение водорода в
гелий.
Когда в ядре звезды исчерпано водородное горючее, начинается сжатие ядра. Температура повышается до ~108 K, и становятся возможными ядерные реакции, приводящие к образованию
из трех ядер гелия одного ядра углерода-12: 3 4He 12C. Реакция
углерода с гелием приводит к образованию кислорода:
12
C + 4He 16O. Затем и гелий в ядре заканчивается. Звездное яд107
108
Рудницкий Г.М. Судьба планетных систем // http://www.astronet.ru.
Там же.
98
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ро к этому времени состоит в основном из углерода с примесью
изотопов кислорода и более тяжелых элементов. В двух слоях,
окружающих ядро, ядерные реакции продолжаются: в прилегающей к ядру оболочке продолжает гореть гелий, в более внешней –
водород. Радиус звезды увеличивается многократно – от величин
порядка одного радиуса Солнца (Ro) до сотен Ro. У звезды развивается мощная конвективная зона, которая занимает до 99.9% радиуса звезды (R*). Температура поверхности падает до 2000–
3000 K, но светимость возрастает за счет увеличения размеров
звезды и достигает нескольких тысяч светимостей Солнца. В это
время звезда быстро (звезды солнечной массы – за несколько
миллионов лет) перемещается на диаграмме Г–Р с главной последовательности сначала на горизонтальную ветвь, где ее светимость меняется мало, а температура падает. Затем звезда вступает на ветвь красных гигантов, а затем поднимается еще выше, к
вершине своей эволюции на диаграмме Г–Р и достигает асимптотической ветви гигантов (АВГ). АВГ была названа так потому,
что звезды разных масс за разное время "асимптотически" приближаются примерно к одной и той же области диаграммы Г–Р.
Когда звезда находится на АВГ, она начинает интенсивно терять вещество. Образуется протяженная газопылевая оболочка,
которая, расширяясь, рассеивается в межзвездной среде. Скорость потери массы у разных звезд – красных гигантов – может
достигать 10-7–10-5 Mo/год. Стадия потери массы на АВГ – от нескольких сотен тысяч до нескольких миллионов лет – очень кратковременна по сравнению со временем жизни звезды солнечной
массы на главной последовательности. Звезда с массой порядка
солнечной растрачивает на АВГ значительную часть своего вещества. По мере того как звезда освобождается от внешних холодных слоев, ее температура быстро растет и звезда быстро
смещается влево по диаграмме Г–Р. Этому состоянию соответствует ветвь Пост АВГ ("после асимптотической ветви"). В результате конвективная оболочка полностью сбрасывается, и от звезды
остается вырожденное ядро – белый карлик с температурой поверхности до 50 000 K, который не имеет ядерных источников
энергии и в последующем медленно остывает. Звезда на диаграмме Г–Р быстро "падает" вниз, в область белых карликов.
99
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Сброшенная околозвездная оболочка ионизуется под действием
ультрафиолетового излучения горячего белого карлика и образует вокруг него планетарную туманность. Так заканчивают свой
жизненный путь звезды солнечного типа. Впервые подобная идея
была высказана советским астрофизиком И.С. Шкловским в
1956 году109, который обратил внимание, что ядро красного гиганта – это готовый белый карлик, которому остается лишь освободиться от окружающей оболочки. В настоящее время эта схема
эволюции является общепринятой110.
Контрольные вопросы
1. Что говорит современная космология о начале Вселенной?
2. В чем заключается эволюция материи во Вселенной на
уровне микро- и мегамира?
3. Расскажите об антропном принципе космологии и изменении физических констант.
4. Расскажите о научных представлениях о существовании
жизни во Вселенной.
5. В чем заключается проблема поиска жизни во Вселенной?
6. Каковы основные проблемы поиска внесолнечных систем?
7. Охарактеризуйте проблемы поиска цивилизаций?
8. Каковы основные этапы эволюции планетных систем?
109
110
Шкловский И.С. // Астрон. журнал. 1956. Т. 33, № 3. С. 315–329.
Рудницкий Г.М., Судьба планетных систем, http://www.astronet.ru
100
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
7. Кибернетика
7.1. Кибернетика:
возникновение, назначение, специфика
XVII и XVIII столетия – век часовых механизмов, XIX столетие – век паровых машин, начало XX столетия – век электрических машин и техники связи, середина XX столетия – век управления и информации111.
Название «кибернетика» происходит от греческого «кибернес», что первоначально означало «рулевой», «кормчий», но впоследствии стало обозначать и «правитель над людьми». Так древнегреческий философ Платон в своих сочинениях в одних случаях называет кибернетикой искусство управления кораблем или
колесницей, а в других – искусство править людьми. Примечательно, что римлянами слово «кибернес» было преобразовано в
слово «губернатор». Известный французский ученый А.М. Ампер
в своей работе «Опыт о философии наук, или аналитическое изложение естественной классификации всех человеческих знаний», первая часть которой вышла в 1834 году, назвал кибернетикой науку о текущем управлении государством, которая помогает правительству решать встающие перед ним конкретные
задачи с учетом разнообразных обстоятельств.
Кибернетика выступает как наука об общих законах преобразования информации и управляющих системах («кибернес» – искусство управления, рулевой – др. греч.). По определению Н. Винера, кибернетика – наука об управлении и связи в живом организме и машине. Управление есть процесс информационного воздействия управляющего устройства (УУ) на исполнительное (ИУ).
Важную роль в процессе управления играет обратная связь (ОС).
Примеры.
Регулятор Уатта, управляющий работой паровой машины.
Рабочий цилиндр паровой машины вращает маховик. Вокруг
оси вала маховика вращаются два небольших грузика, прикреп111
Мотылева Л.С., Скоробогатов В.А., Судариков А.М. Указ. соч.
101
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ленных к валу пружинами. При большой скорости вращения вала
грузики под действием центробежных сил разбегаются и этим их
движением клапан прикрывает отверстие, через которое пар проходит в рабочий цилиндр. С прикрытием отверстия клапаном
уменьшается поступление пара в рабочий цилиндр, соответственно уменьшается давление пара на поршень и скорость вращения вала снижается до заданной величины112.
Термостат – прибор для поддержания постоянной температуры.
В простом виде это можно представить себе в виде духовки с
электрическим терморегулятором, например, в виде термопары.
Если в духовке температура поднимается выше заданной, то терморегулятор генерирует сигнал (ЭДС термопары), который по
цепи обратной связи поступает на реостат и увеличивает его
электрическое сопротивление так, чтобы уменьшилась сила тока
в электрической цепи нагревателя. Вместе с величиной силы тока
падает и нагрев электропечи, уменьшается выделение тепла, и
температура в духовке возвращается к заданному значению113.
Регулирование уровня глюкозы в крови.
Имеет место механизм, который удерживает в нужных для организма пределах концентрацию глюкозы в крови. Ее концентрация не должна падать ниже 0,06%, иначе ткани будут испытывать
недостаток в основном источнике энергии. Но ее концентрация не
должна подниматься выше 0,18%, иначе наступят другие нежелательные последствия. Если уровень концентрации глюкозы в крови падает ниже 0,07%, то надпочечники начинают выделять адреналин, который заставляет печень превращать запасы гликогена в
глюкозу, поступающую в кровь. С другой стороны, при избытке
глюкозы в крови повышается секреция инсулина поджелудочной
железой, что заставляет печень удалять глюкозу из крови114.
Нарушение функций мозжечка (атаксия).
Мышцы больного атаксией достаточно сильны и здоровы, но
он не может управлять своими движениями. У него повреждение
функций мозжечка, и он болен мозжечковым тремором. Одна из
112
Мотылева Л.С., Скоробогатов В.А., Судариков А.М. Указ. соч.
Там же.
114
Там же.
113
102
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
функций мозжечка заключается в том, чтобы соразмерять мышечную реакцию с проприоцептивными сигналами, и если эта соразмерность нарушена, то одним из следствий может явиться тремор.
В процессах управления управляющее устройство играет
ключевую роль. Поэтому понятие управляющей системы имеет
значение не только в кибернетике, но и в других науках. Конкретная природа управляющего устройства может быть разной,
но для всех случаев кибернетика устанавливает общую функциональную связь115.
7.2. Исходные понятия кибернетики
Одним из разработчиков основ кибернетики является американский ученый Норберт Винер. Своим учителем он называл
русского физиолога академика П.К. Анохина (1898 – 1974). Понятия кибернетики связываются часто с современными управляющими системами на основе компьютеров, поэтому понятия и
методы современных информационных систем целиком пронизаны идеями кибернетики116.
● Метод кибернетического исследования является поведенческим, или, как отмечал Н. Винер, бихевиористским.
● Важным моментом в кибернетическом устройстве является
воздействие управляющего устройства (УУ) на исполнительное
устройство (ИУ). В механизм действия активных целенаправленных систем заложена специфическая цель, например, торпеду
снабжают механизмом поиска цели. Для обозначения машин с
внутренне направленным поведением был введен специальный
термин «сервомеханизм» (от англ. to serve). Активное целесообразное поведение подразделяется на два вида – с обратной связью
и без нее. При наличии обратной связи (ОС) сигнал с выхода исполнительного устройства, несущий сообщение о поведении объекта управления, подается обратно на вход управляющего устройства. Например, диспетчер на железнодорожной станции
должен поднять семафор и разрешить движение поезда по рельсам. Для этого он нажимает на соответствующую кнопку пульта
115
116
Мотылева Л.С., Скоробогатов В.А., Судариков А.М. Указ. соч.
Там же.
103
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
управления. Но может случиться, что на линии передачи командного сигнала произойдет обрыв цепи и тогда семафор не сработает, а диспетчер не будут об этом знать. Поэтому на семафоре устанавливается чувствительное устройство, например электромагнитное реле, которое при поднятии семафора срабатывает и
передает на пульт управления сигнал о выполнении команды.
Обратная связь бывает двух типов: положительной и отрицательной. Схема устройства с обратной связью приведена на рисунке.
УУ
ИУ
ОС
При положительной обратной связи сигнал, пришедший от
ИУ в УУ, сообщает, что поведение объекта управления соответствует командам, но цель еще не достигнута. Поэтому УУ усиливает
ту же команду, чтобы ИУ быстрее достигло оставленной цели. Это
значит, что при положительной ОС командный сигнал и сигнал
ОС имеют одинаковую информационную структуру, поэтому они
просто складываются и суммарный сигнал снова подается на вход
ИУ. Из-за простого сложения сигналов прямой и обратной связи
данный вид обратной связи называют положительным117.
Иное назначение имеет отрицательная ОС. В процессе
управления объектом в его поведении могут произойти значительные отклонения и он не достигнет поставленной цели. Для
подобных случаев между УУ и ИУ устанавливается отрицательная обратная связь. Сигнал, пришедший в УУ от отрицательной
ОС, показывает фактическое состояние объекта управления. Поэтому УУ должно оценить, насколько объект отклонился от цели,
и сформировать новую, скорректированную, команду с последующей передачей ее на вход ИУ118.
117
118
Мотылева Л.С., Скоробогатов В.А., Судариков А.М. Указ. соч.
Там же.
104
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В кибернетике были введены и другие понятия – гомеостаз и
гомеостат. Гомеостаз – это процесс саморегуляции систем любой
природы относительно заданного состояния на основе обратных
связей, обеспечивающий динамическое равновесие системы, называемой гомеостатом.
С понятием кибернетики также связано нейро-лингвистическое программирование (НЛП) – современное руководство по
«программированию» нашего сознания. Таким образом, НЛП
может в какой-то мере рассматриваться как некоторое «ответвление» кибернетического подхода к окружению и человеку. НЛП –
это модель того, как человек получает информацию, хранит и использует ее. НЛП затрагивает концепцию и методологию, с помощью которых создается ряд полезных приемов, направленных
на выработку набора процедур, мерилом ценности которых является их полезность, а не истинность. НЛП включает процесс анализа совершенного поведения человека, который позволяет любому повторить достигнутые кем-то замечательные результаты.
НЛП опирается на изучение структуры совершенного опыта119.
7.3. Понятие и роль энтропии
в термодинамике
Понятие энтропия (от греч. entropia – поворот, превращение) введено в термодинамике для определения меры необратимого рассеяния энергии. Энтропия – это мера беспорядка в системе: чем выше беспорядок в системе, тем больше энтропия. В
статистической физике энтропия служит мерой вероятности осуществления какого-либо макроскопического состояния, в теории
информации – мерой неопределенности какого-либо опыта (испытания), который может иметь различные исходы. Для обратимого процесса энтропия (dS): dS = δQ/T есть полный дифференциал функции состояния S. Разность между энтропиями двух состояний системы зависит только от этих состояний и не зависит
от способа перехода из одного состояния в другое. Это и означает, что энтропия является полным дифференциалом системы. Аб119
Бавистер С. Указ. соч.
105
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
солютное значение энтропии можно установить с помощью
третьего начала термодинамики, согласно которому принимается
S = 0 при T = 0. Второе начало термодинамики (dS ≥ 0) содержит
утверждение о необратимой направленности процессов во времени. Это утверждение непосредственно связано с понятием энтропии. Второе начало термодинамики задает так называемую термодинамическую стрелу времени: энтропия растет в будущее (в
прошлое возврата нет, то есть процессы в системах с большим
числом степеней свободы развиваются только в одном направлении – от прошлого к будущему)120.
В дальнейшем ревизии пришлось подвергнуть смысл понятия
"система". Когда система в целом находится в состоянии, далеком
от истинного термодинамического равновесия, а это относится ко
всем реально существующим системам, то в ее отдельных частях
могут самопроизвольно происходить процессы самоорганизации,
сопровождающиеся понижением энтропии. Если не учитывать того, что подсистемы, в которых из динамического хаоса самозарождаются диссипативные структуры, питаются свободной энергией
внешней среды, то возникает видимость нарушения второго начала термодинамики. Но все становится на свои места, если принять
во внимание то обстоятельство, что процессы самоорганизации,
происходящие в локальных областях, сопровождаются неуклонным ростом энтропии всей системы в целом121.
Так, жизнь на Земле зародилась в сильно неравновесной среде, а возникшие организмы стали жить и эволюционировать, потребляя свободную энергию, поступающую к ним извне, то есть,
в конечном счете, энергию Солнца. Но само Солнце не вечно (если, конечно, верна термоядерная гипотеза происхождения его
энергии) и должно погаснуть после того, как весь водород превратится в гелий. Также должны, видимо, рано или поздно погаснуть и все прочие звезды, в результате чего вся Вселенная погрузится во мрак "тепловой смерти", наступление которой пророчил
в прошлом веке Р. Клаузиус122.
120
Базаров И.П. Термодинамика. М.: Высшая школа, 1991. 376 с.
Мотылева Л.С., Скоробогатов В.А., Судариков А.М. Указ. соч.; Базаров И.П. Указ. соч.
122
Мотылева Л.С., Скоробогатов В.А., Судариков А.М. Указ. соч.
121
106
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Но в какой мере Солнце и звезды можно считать изолированными системами? Может быть, в действительности они связаны друг с другом какими-то особыми энергетическими потоками? Тогда, все далее и далее расширяя пределы рассматриваемой
системы, мы будем отодвигать в бесконечность момент наступления "тепловой смерти" и придем к утешительному выводу о
том, что она никогда не наступит. Именно путем таких рассуждений принято опровергать пессимистический прогноз Клаузиуса.
За легкомысленное обращение с бесконечностью приходится
платить. В вечно существующей бесконечно большой нелокальной Вселенной уже не будет привычных нам пространства, времени и движения, а следовательно, в ней не будет ни энергии, ни
вещества как таковых. Все известные нам законы природы могут
иметь только локальный, местный, характер123.
Это значит, что неосторожное использование понятия "бесконечность" (а оно неявно содержится в таких часто употребляемых словах, как "мгновенное", "всегда", "никогда" и некоторых
других) может приводить к парадоксальным умозаключениям и
поэтому его смысл (как и смысл понятий "система", "хаос", проанализированных И. Пригожиным) тоже нуждается в уточнении.
7.4. Информация: количественная
и качественная характеристики
Информационная концепция развития систем любой природы,
в основе которой лежат категории информатики – информация, энтропия, информационные процессы и их связь с эволюционными
процессами, по-видимому, может рассматриваться как одна из естественнонаучных конкретизаций общей теории развития.
Энтропия определяется как мера неопределенности состояния некоторой физической системы со многими степенями свободы. Очевидно, что в результате получения сведений неопределенность системы может быть уменьшена. Чем больше объем по123
Сипаров С.В. Указ. соч.; Горохов В.Г. Указ. соч. С. 26; Мотылева
Л.С., Скоробогатов В.А., Судариков А.М. Указ. соч.; Аруцев А.А., Ермолаев Б.В., Кутателадзе И.О., Слуцкий М.С. Указ. соч.; Дубнищева Т.Я. Указ.
соч.
107
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
лученных сведений, чем они более содержательны, тем больше
будет информации о системе, тем менее неопределенным будет
ее состояние. Естественно поэтому количество информации измерять уменьшением энтропии той системы, для уточнения состояния которой предназначены сведения124.
Рассмотрим некоторую систему Х, над которой производится
наблюдение, и оценим информацию, получаемую в результате
того, что состояние системы Х становится полностью известным.
До получения сведений (априори) энтропия системы была H(X);
после получения сведений состояние системы полностью определилось, то есть энтропия стала равной нулю. Обозначим IX информацию, получаемую в результате выяснения состояния системы Х. Она равна уменьшению энтропии: IX = H(X) – 0 или IX =
H(X), то есть количество информации, приобретаемое при полном выяснении состояния некоторой физической системы, равно
энтропии этой системы.
Представим приведенную формулу в виде 125
n
I X = − pi log pi , где p = P(X ∼ x ).
i
i
i =1
Эта формула означает, что информация IX есть усредненное
по всем состояниям системы значение логарифма вероятности
состояния с обратным знаком.
Действительно, для получения IX каждое значение log(pi) (логарифм вероятности i-го состояния – pi) со знаком минус множится на вероятность этого состояния и все такие произведения
складываются. Естественно каждое отдельное слагаемое – log(pi)
рассматривать как частную информацию, получаемую от отдельного сообщения, состоящего в том, что система X находится в состоянии xi. Обозначим эту информацию I x : I x = − log( pi ) .
Тогда информация IX представится как средняя (или полная)
информация, получаемая от всех возможных отдельных сообщений с учетом их вероятностей. Формула может быть переписана в
i
124
125
i
Венцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Высшая школа, 1999. 576 с.
Там же.
108
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
форме математического ожидания: IX = M[-logP(x)], где буквой Х
обозначено любое (случайное) состояние системы Х126.
Так как все числа pi не больше единицы, то как частная информация I x , так и полная информация IX не могут быть отрицательными. Если все возможные состояния системы априори одинаково
вероятны (p1 = p2 = … = pn = 1/n), то, естественно, частная информация I x от каждого отдельного сообщения I x = – log(p) = log(n).
В случае когда состояния системы обладают различными вероятностями, информации от разных сообщений неодинаковы:
наибольшую информацию несут сообщения о тех событиях, которые априори были наименее вероятны. Например, сообщение,
что 31 декабря в г. Москве выпал снег, несет гораздо меньше информации, чем аналогичное по содержанию сообщение, что
31 июля в г. Москве выпал снег127.
Пример. На шахматной доске в одной из клеток произвольным образом поставлена фигура. Априори все положения фигуры
на доске одинаково вероятны. Определить информацию, получаемую от сообщения, в какой именно клетке находится фигура.
Решение. Энтропия системы Х с n равновероятными состояниями равна log(n); в данном случае: IX = H(X) = log64 = 6 (дв.
ед), то есть сообщение содержит 6 двоичных единиц информации. Так как все состояния системы равновероятны, то ту же информацию несет и любое конкретное сообщение типа: фигура
находится в квадрате «е2»128.
i
i
i
126
Венцель Е.С. Указ. соч.
Там же.
128
Там же.
127
109
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
8. Синергетика
8.1. Идея синергетики
В открытых системах, находящихся вдали от термодинамического равновесия, за счет притока вещества и энергии из
внешней среды создается и поддерживается неравновесность.
Благодаря этому происходит взаимодействие элементов и подсистем, приводящее к их согласованному (кооперативному) поведению и в результате – к образованию новых устойчивых
структур, то есть к самоорганизации. 1-я стадия – от порядка к
хаосу. Состояние максимальной хаотичности неравновесного
процесса называют точкой бифуркации. Во 2-й части эволюции
нелинейных систем происходит обратный процесс – переход от
состояния дезорганизации к новой организованности, от хаоса – к
новому порядку. Отрезок эволюционного пути от точки бифуркации до необходимого финала называют аттрактором129].
Экспериментально явление самоорганизации было зафиксировано в 1900 году физиком Х. Бенаром в опыте с образованием
призматических ячеек в вязкой жидкости (ячеек Бенара). При
создании в ртути градиента температур по высоте верхний слой
быстро распадался на множество шестигранных призм при определенном соотношении между их стороной и высотой. Образование таких структур, согласно теории И. Пригожина, происходит
не из-за внешнего действия, а за счет внутренней перестройки
связей между элементами системы, поэтому такие явления называют самоорганизацией130.
В исторических событиях наиболее ярким примером проявления закономерностей синергетики являются этапы революционных преобразований в обществе. Так, до революции 1917 года
в России существовал определенный строй (монархия). В период
революционных преобразований наступил период хаотического
129
130
Мотылева Л.С., Скоробогатов В.А., Судариков А.М. Указ. соч.
Там же.
110
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
развития системы, при этом имело место поступление извне финансов, снабжающих определенные политические партии и течения, оружия, идей и людских ресурсов (чешский корпус и др.).
Исход революции не был однозначно определен до прохождения
точки бифуркации (захват власти большевиками, победа внутри
партии направления во главе с В.И. Лениным). Затем наступил
переход к организации нового порядка (социалистический строй).
Дальнейшее общее развитие социальных систем многие связывают с идеей эквифинальности (достижение точек общего для
различных систем аттрактора), то есть независимости конечного
результата от конкретного пройденного страной пути развития
(процессы глобализации, конвергенция). Эти процессы мы наблюдаем в объединенной Европе. Интересно отметить, что историк Т.Н. Грановский указывал на то, что в 1495 году в Европе
произошли события, впервые заставившие европейские страны
почувствовать общность их исторических судеб. Он писал: «Союз в Италии, в Венеции против Карла (Франция) служил первым
признаком истинных политических отношений, когда получило
место понимание общей опасности и общих целей. Впервые Европа поняла, что опасность, угрожающая одному из народов, может быть опасностью общей. Она соединилась для общей политической цели, как во время крестовых походов соединилась для
общей религиозной»131. Таким образом, можно заметить, что начало процессов объединения Европы произошло много веков назад, вначале проявившись как мимолетная тенденция. Страны
Европы, пережив каждая свою судьбу, теперь представляют собой единый союз, практически иллюстрируя идею эквифинальности.
8.2. И. Пригожин: пути разработки
теории самоорганизации
И.Пригожин вышел на свою теорию самоорганизации через
разработку термодинамики сильнонеравновесных систем. В таких системах, находящихся вдали от термодинамического равно131
Грановский Т.Н. Указ. соч. С. 78.
111
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
весия, за счет притока вещества и энергии из внешней среды создается и поддерживается неравновесность. Благодаря этому происходит взаимодействие элементов и подсистем, приводящее к
их согласованному (кооперативному) поведению и в результате к
образованию новых устойчивых структур, то есть к самоорганизации132.
Возникновение организованного поведения может обусловливаться внешними воздействиями (вынужденная организация)
или являться результатом развития собственной (внутренней) неустойчивости в системе (самоорганизация). В последнем случае
процесс упорядочения связан с коллективным поведением элементов и подсистем, образующих систему. Наряду с этим синергетика рассматривает также вопросы самодезорганизации – перехода систем из состояния порядка к хаосу.
Обрисуем в общем виде путь эволюции системы от исходного состояния через хаос к состоянию новой организации. В замкнутую изолированную систему энергия или вещество вводятся
извне дозированно, чтобы исходное состояние в ней не выходило
за границы заданных рамок. В открытой нелинейной (в которых и
возникают процессы самоорганизации) системе нет таких ограничений. Здесь вещество и энергия среды могут поступать в нее
произвольно, поэтому такая система может выйти из состояния
равновесия и стать неравновесной. По мере дальнейшего притока
вещества и энергии она с ускорением (нелинейно) уходит все
дальше от состояния равновесия, становится все более неравновесной и нерегулируемой. Организация состояния такой системы
все более расшатывается, пока, наконец, вовсе не разрушится и
процесс не станет хаотичным. Таким образом, на первой стадии
своей эволюции неравновесный процесс переходит от состояния
порядка к хаосу133.
Состояние максимальной хаотичности неравновесного процесса называют точкой бифуркации (от лат. bifurcus – раздвоенный). Благодаря хаотичности дальнейшее развертывание неравновесного процесса имеет не один путь движения, а множество
возможных путей из зоны ветвления, то есть из точки бифурка132
133
Мотылева Л.С., Скоробогатов В.А., Судариков А.М. Указ. соч.
Там же.
112
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ции. Состояние в точке бифуркации можно уподобить положению шарика на выпуклой поверхности, типа сферической, которое является неустойчивым. Любое влияние может вывести шарик из неустойчивого состояния, и он начнет скатываться сверху
вниз. По какой траектории он будет скатываться из точки бифуркации – угадать точно нельзя. Это – случайный процесс134.
Но как только траектория движения шарика сверху вниз определится, так направление движения начнет подчиняться необходимости. Теперь необходимость предопределяет, каким финалом завершится нелинейный процесс. Отрезок эволюционного
пути от точки бифуркации до необходимого финала называют аттрактором (от лат. attrahere – притягиваю). Это значит, что конечный пункт развертывания нелинейного процесса, или финал,
как бы притягивает к себе, то есть предопределяет некоторую
траекторию развертывания нелинейного процесса (движения шарика) от точки бифуркации. Аттрактор уподобляется некоей воронке, или конусу, который своим раструбом обращен к зоне
ветвления, а своим узким горлышком – к конечному результату.
Это значит, что шарик, находящийся на выпуклой поверхности,
может попасть в раструб воронки не из одной единственной точки, а из ряда смежных точек зоны ветвления. По мере движения
по аттрактору множество возможных траекторий движения сокращается и, в конечном счете, процесс с необходимостью завершается единственным результатом135.
Равертывание нелинейного процесса от точки бифуркации до
выбора аттрактора – вторая стадия эволюции нелинейного процесса.
Для феноменологического объяснения устойчивости неравновесных систем может использоваться принцип Ле ШательеБрауна (1884 г.): внешнее воздействие, выводящее систему из
положения термодинамического равновесия, вызывает в ней такие процессы, которые стремятся ослабить результат воздействия. Например, вещества, растворимость которых при повышении давления увеличивается (при постоянной температуре), растворяются с уменьшением объема, а при обратной зависимости
134
135
Мотылева Л.С., Скоробогатов В.А., Судариков А.М. Указ. соч.
Там же.
113
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
от давления – с увеличением объема. Такая система за счет внутренних взаимодействий способна погасить возникающие флуктуации136.
Неустойчивые системы, наоборот, при возникновении флуктуаций способны усиливать их, и в результате нарастания амплитуды возмущений система с ускорением (то есть нелинейно) переходит из стационарного неравновесия в неустойчивое неравновесное состояние, ведущее к хаосу.
Внимание И. Пригожина привлекла химическая реакция Белоусова-Жаботинского. Эту весьма экзотическую реакцию открыл в 1951 году отечественный химик Б.П. Белоусов. Он установил, что в растворе серной и малоновой кислот, сульфаатцерия
и бромида калия при добавлении в качестве индикатора фероина
можно зрительно следить за ходом окислительно-восстановительных реакций по изменению цвета промежуточных продуктов.
Как только все эти вещества сливались в пробирку, раствор начинал менять цветовую окраску с красной на синюю и наоборот.
При этом цвет менялся строго периодически на протяжении получаса. Из-за строгой периодичности в изменении цвета эту реакцию назвали «химическими часами»137.
Источник самоорганизации И. Пригожин усматривал в случайных неоднородностях, или флуктуациях среды, которые до
некоторых пор гасятся силами внутренней инерции. Далее случайные микрофлуктуации перерастают в состояние хаоса. Но когда в систему с хаотическим состоянием поступает из среды достаточно большое количество свежей энергии, то из хаоса рождаются крупномасштабные флуктуации макроскопического уровня.
Эти макроскопические флуктуации представляют собой коллективные формы поведения множества микрочастиц, которые назвали модами. Между модами (их называют еще конфигурациями) возникает конкуренция и происходит отбор наиболее устойчивых из них. Так, по И. Пригожину, из хаоса рождаются макроскопические состояния, таким образом, он объясняет
самоорганизацию физических и химических систем138.
136
Мотылева Л.С., Скоробогатов В.А., Судариков А.М. Указ. соч.
Там же.
138
Там же.
137
114
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Анализ промежуточных продуктов химических реакций, а
именно периодичности их возникновения, показал сходство этих
процессов с автоколебаниями систем различной природы (химических, электромагнитных, механических, биологических ритмов
и др.). Академиком Р.В. Хохловым (1926 – 1977) был введен термин «автоволны». Автоволны – это волны, которые автоматически поддерживают свои параметры за счет энергии той среды, в
которой они распространяются. Типичный пример автоволны –
нервный импульс, который бежит без затухания по нервному волокну диаметром менее 0.025 мм и длиной до 1.5 м. Проведение
нервного возбуждения напоминает скорее горение порохового
заряда, чем распространение электрического заряда по кабелю.
Биоэлектрические импульсы генерируют электрические и
магнитные волны. Исследования показывают, что обработка информации в коре головного мозга осуществляется не в форме активности отдельных импульсов, а на уровне взаимодействия между автоволнами возбуждения и торможения, которые охватывают обширные участки головного мозга139.
Аналогично регулируется работа сердца: один раз в секунду
по сердцу пробегает автоволна – волна временного уменьшения
разности электрических потенциалов между наружной и внутренней сторонами мембраны сердечных клеток. Распространяясь
по сердцу, эта волна возбуждает и запускает механизм сокращения сердечной мышцы. Именно этот электрический потенциал,
создаваемый волной возбуждения, и регистрируется на электрокардиограмме [18].
8.3. Г. Хакен: пути разработки
теории синергетики
Г. Хакен пришел к концепции самоорганизации через разработку проблем квантовой электроники, точнее, от механизмов
образования лазерного луча. Он отмечал особую роль коллективного поведения подсистем, образующих систему, и ввел для обозначения процессов самоорганизации обобщающее название «си139
Мотылева Л.С., Скоробогатов В.А., Судариков А.М. Указ. соч.
115
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
нергетика». Самоорганизация, по Хакену, – это «спонтанное образование высокоупорядоченных структур из зародышей новой
фазы или даже из хаоса». Переход от неупорядоченного состояния к упорядоченному происходит за счет совместного и синхронного действия многих подсистем (или элементов), образующих систему. По Хакену, характерными чертами процессов самоорганизации являются: кооперативность действия элементов и
подсистем, образующих систему; неравновесность состояния,
поддерживаемая за счет энергии среды; нелинейность процесса,
выражаемая уравнениями второй или третьей степени; пороговый
характер процессов самоорганизации140.
Еще одним независимым источником идей синергетики стали работы немецкого ученого М. Эйгена, специалиста в области
молекулярной биологии. Он показал, что при благоприятных условиях среды сложные органические молекулы способны к самовоспроизводству и усложнению организации на предбиологическом уровне. При этом с усложнением организации органических
молекул начинает действовать дарвиновский принцип естественного отбора.
Интересной представляется концепция самоорганизации
А.П. Руденко, разработанная им в начале 60-х годов, – концепция
эволюции открытых каталитических систем. Согласно этой теории катализаторы, принимающие участие в базовых химических
реакциях, обнаруживают способность к совершенствованию
(развитию) своей организации за счет энергии базовой химической реакции. При своевременном отводе отработанной энергии
и усвоении свежей энергии базовой химической реакции каталитическая система поэтапно и последовательно совершенствуется
(эволюционирует) на предбиологическом уровне вплоть до возникновения живых систем141.
Теория самоорганизации фактически не является теорией
развития.
Теории М. Эйгена и А.П. Руденко не укладываются в парадигму синергетики.
140
141
Мотылева Л.С., Скоробогатов В.А., Судариков А.М. Указ. соч.
Там же.
116
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
8.4. Значение синергетики для других наук
Между фундаментальными законами физики и всеми остальными науками существовал разрыв. Мы глубоко убеждены в том,
что предложенный подход дает более согласованное и единообразное описание природы, преобразующее взаимосвязи между
науками. Теперь можно избежать взгляда, который во имя сохранения основных уравнений низводит время до иллюзии и сводит
человеческий опыт к некоей субъективной реальности, лежащей
вне природы. Хаос позволяет по-новому сформулировать то, что
нам надлежит познать.
Устойчивые механические, а также конечные квантовые системы исторически послужили фундаментом для создания великих теоретических схем физики. Эти теории делали акцент на
том, что сейчас представляется весьма частными случаями, и экстраполировали свои выводы далеко за пределы применимости
каждого такого случая.
Мы сталкиваемся с двумя совершенно различными проявлениями хаоса – динамическим (на микроуровне) и диссипативным
(на макроуровне). Первый находится на самом нижнем уровне
описания природы, он включает в себя нарушение симметрии во
времени и имеет выход в макроскопические явления, направляемые вторым началом термодинамики. Среди них – процессы
приближения систем к равновесию, в которых проявляет себя
диссипативный хаос142.
Вдали от положения равновесия возможны разные аттракторы. Одни из них соответствуют периодическим режимам, другие – хаотичным. Все эти диссипативные эффекты представляют
собой макроскопические реализации хаотической динамики, описываемой нелинейными уравнениями. Только через исследование
нелинейных систем мы можем постичь внутреннее единство в
неисчерпаемом разнообразии природных процессов – от беспорядочных, например излучения нагретого тела, до высокоорганизованных, идущих в живых существах.
142
Сипаров С.В. Указ. соч.; Аруцев А.А., Ермолаев Б.В., Кутателадзе
И.О., Слуцкий М.С. Указ. соч.
117
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
"Хаос" и "материя" – понятия, тесно взаимосвязанные, поскольку динамический хаос лежит в основе всех наук, занимающихся изучением той или иной активности вещества, начиная с
физической химии. Кроме того, хаос и материя вступают во
взаимодействие еще и на космологическом уровне, так как самый
процесс обретения материей физического бытия, согласно современным представлениям, связан с хаосом и неустойчивостью143.
Эйнштейновская космология стала венцом достижений классического подхода, но в "стандартной модели" материя уже изначально есть, она лишь эволюционирует в соответствии с фазами
расширения Вселенной. Однако неустойчивость возникает, как
только мы учитываем эффект рождения материи и пространствавремени в состоянии сингулярности Большого взрыва. Предложенная модель не утверждает, что космологическая стрела времени рождается "из ничего" – она проистекает из неустойчивости
квантового вакуума. Ведь направление времени, различие между
прошлым и будущим никогда не были столь существенными, как
при планковских значениях физических величин, то есть в тот
момент, когда рождалась наша Вселенная144.
Можно ли пойти дальше? Если хаос − объединяющий элемент в необъятной области от классической механики до квантовой физики и космологии, то не может ли он послужить для построения Теории Всего Сущего (или сокращенно – ТВС – "theory
of everything")?
Здесь выскажем некоторые предостережения. Прежде всего,
подчеркнем, что неустойчивость связана с вполне определенной
формой динамики. Классический хаос качественно отличен от
квантового хаоса, и мы пока весьма далеки от единой теории, охватившей бы и квантовую механику, и общую теорию относительности. Кроме того, "классическая" ТВС, как писал Хокинг,
претендует на то, чтобы постичь замыслы Бога, то есть достичь
фундаментального уровня описания, исходя из которого все явления (по крайней мере, в принципе) можно было бы вывести детерминистским способом. Мы же говорим о совершенно иной
143
Сипаров С.В. Указ. соч.; Аруцев А.А., Ермолаев Б.В., Кутателадзе
И.О., Слуцкий М.С. Указ. соч.
144
Там же.
118
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
форме унификации – о такой ТВС, которая включила бы в себя
хаос на самом глубоком уровне физики и не приводила бы к редукционистскому, вневременному описанию. Более высокие
уровни допускались бы фундаментальным уровнем, но не следовали бы из него. Объединяющий элемент, вводимый хаосом, соответствует концепции открытого эволюционирующего мира, в котором, по словам Поля Валери, "время есть конструкция"145.
Как это часто бывает, новые перспективы приводят к переоценке прошлого. Карл Рубино заметил, что Аристотель отверг
вечный и неизменный мир, описываемый Платоном. В своей
"Этике" Аристотель доказывал, что акты нашего выбора не определяются нашим характером – наоборот, последовательные выборы делают нас теми, кто мы есть. Поэтому этика не область дедуктивного знания, а практическая мудрость, искусство делать
надлежащий выбор в условиях неопределенного будущего. Мы
должны удержаться от платоновского искушения отождествлять
этику с поиском незыблемых истин. Как учил Аристотель, "при
изучении любого предмета не следует стремиться к большей точности, чем допускает природа предмета"146.
На протяжении веков такая максима рассматривалась как отрицательное суждение, как призыв к отказу от чего-то. Теперь же
мы в состоянии увидеть здесь и позитивный смысл. Возьмем, к
примеру, описанную трансформацию концепции хаоса. Покуда
мы требовали, чтобы все динамические системы подчинялись одним и тем же законам, хаос был препятствием на пути познания.
В замкнутом мире классической рациональности раскрытие законов природы могло приводить к интеллектуальному снобизму и
высокомерию. В открытом мире, который мы сейчас начинаем
постигать, теоретическое знание и практическая мудрость дополняют друг друга147.
В конце жизни Эйнштейну преподнесли сборник статей о
нем, среди которых был очерк выдающегося австрийского математика Курта Гёделя. Этот ученый всерьез воспринял слова
145
Сипаров С.В. Указ. соч.; Аруцев А.А., Ермолаев Б.В., Кутателадзе
И.О., Слуцкий М.С. Указ. соч.
146
Там же.
147
Там же.
119
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Эйнштейна о том, что необратимость времени – всего лишь иллюзия, и представил космологическую модель, в которой человек
мог отправиться назад в свое прошлое; он даже подсчитал количество топлива, необходимое для такого путешествия148.
Но у Эйнштейна идеи Гёделя не вызвали особого энтузиазма.
В своем ответе Гёделю он заметил, что не может поверить, будто
кому-нибудь удастся хотя бы "телеграфировать в свое прошлое",
и даже добавил, что невозможность этого должна заставить физиков обратить внимание на необратимость времени, так как время и реальность нерасторжимо связаны между собой. Сколь бы
сильным ни было искушение вечностью, путешествие назад во
времени означало бы отрицание реальности мира – для Эйнштейна оказались неприемлемыми радикальные выводы из его
же собственных взглядов149.
Аналогичную реакцию мы находим у известного писателя
Хорхе Луиса Борхеса. В рассказе "Новое опровержение времени"
он описывает теории, объявляющие время иллюзией, и в заключение пишет: "И все же, и все же... Отрицание хронологической
последовательности, отрицание себя, отрицание астрономической Вселенной – все это акты отчаяния и тайного сожаления...
Время − та субстанция, из которой я состою. Время − это река,
уносящая меня, но я сам река; это тигр, пожирающий меня, но я
сам тигр; это огонь, поглощающий меня, но я сам огонь. Мир, к
сожалению, реален; я, к сожалению, Х.Л. Борхес"150.
Отрицание времени было искушением и для А. Эйнштейна,
ученого, и для Х.Л. Борхеса, поэта, – оно отвечало их глубокой
экзистенциальной потребности. В письме к Максу Борну (1924 г.)
Эйнштейн заметил, что если бы ему пришлось отказаться от
строгой причинности, то он предпочел бы стать "сапожником или
крупье в игорном доме, нежели физиком". Наука, для того чтобы
она имела в глазах А. Эйнштейна какую-то ценность, должна
удовлетворять его потребности в избавлении от трагедии человеческого существования. "И все же, и все же..." Столкнувшись с
148
Сипаров С.В. Указ. соч.; Аруцев А.А., Ермолаев Б.В., Кутателадзе
И.О., Слуцкий М.С. Указ. соч.
149
Там же.
150
Там же.
120
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
доведенным до предела следствием из его собственных идей,
ученый отступил151.
Французский философ Эмиль Мейерсон усматривал в попытках свести природу к некоему тождеству основную движущую силу западной науки, причем парадоксальную, так как, подчеркивал философ, "стремление к тождеству уничтожает сам
объект познания".
Что останется от нашего отношения к миру, если он сведется
к некоторой геометрической схеме? В этом − наиболее полное
выражение парадокса времени, с которым столкнулся Эйнштейн.
Гёдель видел в способности двигаться вспять во времени победу
человеческого разума, полный его контроль над нашим существованием. Но эта способность наглядно выявила все безумие такой концепции природы и разума, при которой снимаются все ограничения, направляющие созидание и творчество, ибо без них
не было бы той реальности, которая бросает вызов нашим надеждам и планам152.
Но и то, что полностью случайно, тоже лишено реальности.
Мы можем понять отказ Эйнштейна принять случай в качестве
универсального ответа на наши вопросы. Мы должны отыскать
узкий проход, затерявшийся где-то между двумя концепциями,
каждая из которых приводит к отчуждению: между миром,
управляемым законами, не оставляющими места для новизны и
созидания, и миром, символизируемым Богом, играющим в кости, – абсурдным, акаузальным, в котором нечего понимать.
Наши усилия могут служить иллюстрацией созидательной
роли человека в науке, где, как ни странно, роль личностного начала часто недооценивают. Всякий знает, что если бы Шекспир,
Бетховен или Ван Гог умерли вскоре после своего рождения, то
никто другой не смог бы повторить их свершений. Верно ли аналогичное утверждение по отношению к ученым? Разве ктонибудь еще не смог бы открыть классические законы движения,
не будь Ньютона? Разве формулировка второго начала термодинамики нерасторжимо связана с личностью Клаузиуса?
151
Сипаров С.В. Указ. соч.; Аруцев А.А., Ермолаев Б.В., Кутателадзе И.О., Слуцкий М.С. Указ. соч.
152
Там же.
121
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Конечно, в противопоставлении литературы, музыки, живописи науке есть свой резон: наука − дело коллективное, решение
научной проблемы должно удовлетворять определенным точным
критериям. Однако эти свойства науки отнюдь не уменьшают ее
творческого характера153.
Осознание парадокса времени само по себе было выдающимся интеллектуальным достижением. Разве могла бы наука, стесненная рамками утилитаризма, даже мечтать об отрицании стрелы времени, если все природные явления свидетельствуют об обратном? Свободный полет фантазии привел к построению
величественного здания классической физики, увенчанного затем
двумя достижениями XX века − квантовой механикой и общей
теорией относительности. В этом и состоит загадочная красота
физики.
Научное творчество − не только смелый полет мысли. Так,
решение парадокса времени не могло быть только результатом
фантазии, чьего-то убеждения или обращения к здравому смыслу.
Он был решен с помощью теоремы А. Пуанкаре в ходе изучения
динамической неустойчивости, как следствие отказа от представлений об отдельных траекториях. И. Пригожин превратил этот
недостаток в достоинство, хаос – в новое орудие исследования
процессов, до сих пор остававшихся вне досягаемости для строгой науки. В этом суть диалога с природой, в котором мы преобразуем то, что, на первый взгляд, кажется препятствием, в новую
точку зрения, меняющую смысл отношений между познающим и
познаваемым154.
Описание природы, возникающее буквально на наших глазах, лежит между двумя противоположными картинами − детерминистским миром абстрактных схем и произвольным событийным миром. В этом срединном описании физические законы приводят к новой форме познаваемости, выражаемой неприводимыми вероятностными представлениями. Будучи связанными с
неустойчивостью (микро- или макроскопической), законы приро153
Сипаров С.В. Указ. соч.; Аруцев А.А., Ермолаев Б.В., Кутателадзе
И.О., Слуцкий М.С. Указ. соч.
154
Там же.
122
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ды оперируют с возможностью событий, но не делают отдельные
события выводимыми, заранее предсказуемыми. Такое разграничение между тем, что выводимо и управляемо, и тем, что непредсказуемо и неконтролируемо, возможно, удовлетворило бы и
Эйнштейна.
Прокладывая узкую тропинку между безжизненными законами и происходящими событиями, мы обнаруживаем, что значительная часть окружающего нас мира до сих пор "ускользала от
расставленных наукой сетей" (выражение Уайтхеда). Теперь открылись новые горизонты и, конечно, встали новые нерешенные
вопросы, где наш разум опять подстерегают опасности155.
155
Сипаров С.В. Указ. соч.; Аруцев А.А., Ермолаев Б.В., Кутателадзе
И.О., Слуцкий М.С. Указ. соч.
123
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
9. Био- и нанотехнологии
Еще на заре «кремниевой эры» в 1965 году Г. Мур предсказал, что каждые 18 месяцев плотность транзисторов на кристалле
будет удваиваться. Высокие технологии приближают естественный предел закона Мура, т.е. размеры приборов не могут быть
меньше размеров мельчайших частиц вещества – атомов. В декабре 2000 года фирма Intel анонсировала затвор из двуокиси
кремния, состоящий из трех атомов SiO2, т.е. выход на атомарные
масштабы. 28 августа 2001 года компания IBM объявила о создании логического элемента из точно позиционированных молекул
углерода.
Нанотехнологии – это технологии манипулирования веществом на уровне атомов и молекул с целью получения продуктов
с наперед заданной структурой. Толчком к развитию нанотехнологий послужила лекция американского физика Ричарда Фейнмана «Там внизу много места», в которой он научно доказывает,
что с точки зрения фундаментальных законов физики нет никаких препятствий к тому, чтобы создавать вещи прямо из атомов.
На молекулярных и атомарных масштабах действуют принципиально иные закономерности по сравнению с законами, характерными для обычных макроскопических масштабов. Наноматериалы по функции атомного распределения занимают промежуточное положение между кристаллами и аморфными веществами.
Нанотехнология определяется как наука и техника создания, изготовления, описания, реализации материалов, функциональных
структур и устройств на атомарном, молекулярном и нанометровом уровнях. Свойства традиционных веществ на наномасштабах
существенно меняются по сравнению с обычными.
Для эффективного манипулирования атомами Эрик Дрекс156
лер , директор американского института по внедрению и разработке нанотехнологий, ввел понятие ассемблера – молекулярной
156
Drexler Eric // http://www.foresight.com – Foresight Institute.
124
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
наномашины, способной к нанорепликации, которая может построить любую наномашину. Ассемблеры будут представлять
собой синтез живых и технических систем. Примером эффективного природного ассемблера может служить синтез белка рибосомой. В настоящее время главным оборудованием нанотехнологий являются сканирующие зондовые микроскопы, наибольшую
популярность среди которых имеют туннельный (СТМ) и атомно-силовой микроскопы (АСМ). Основными элементами зондовых микроскопов являются зонд (кантилевер) и сверхтонкая игла,
позволяющая сканировать поверхность с атомарным разрешением. Работа СТМ основана на измерении колебаний туннельного
тока, возникающего между зондом и поверхностью образца, находящихся на расстоянии L < 0.5 нм. При изменении расстояния
всего на 0.1 нм величина туннельного тока изменяется в 10 раз.
Такие перепады позволяют с высокой точностью судить о рельефе поверхности на уровне атомов.
Перечислим лишь небольшое число достижений на пути миниатюризации устройств. Например, прочность нанокристаллического никеля при переходе к наноразмерам увеличивается, твердость также возрастает в несколько раз, прочность на растяжение
возрастает в 5 раз. Добавка наноструктурированного алюминия в
ракетное топливо существенно меняет скорость горения. Наноструктурированные частицы титана обладают свойствами очищаться от загрязнений. Наноструктурирование лекарственных веществ
приводит к уменьшению размеров таблетки и повышению концентрации лекарства в крови. Размеры транзисторов достигают
размеров ДНК, микропроцессоры в ближайшие годы достигнут
числа транзисторов в 1 миллиард на дюйм. Молекулярные моторы
способны двигать тела, превышающие их по размерам в 10 тыс.
раз. Создана молекула, которая может прямолинейно перемещаться по ровной поверхности. Автомобильная промышленность использует нанодобавки в смазочные вещества, улучшающие смазку
и существенно уменьшающие трение. На основе наномоторов созданы очки, защищающие от лазерного излучения. Перечисленные
достижения составляют лишь крайне небольшое число возможных применений современных нанотехнологий, но и они наглядно
демонстрируют наметившиеся революционные изменения во мно125
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
гих аспектах человеческой деятельности, что приведет к переосмыслению связи человека с окружающей средой.
Очень интересные результаты были получены в области совмещения био- и нанотехнологий. Учеными из различных научных институтов (в частности, Институт им. Макса Планка, Германия) созданы интерфейсы между полупроводниковой электроникой и нервными клетками. Отдельные живые клетки способны
не только длительное время жить in vitro, передавать и принимать
сигналы на матрицу нанотранзисторов, но и создавать между собой нейронные сети. Учеными создан нейрочип, в котором клетки самоорганизуются и сами создают сложные разветвленные
нейронные связи между собой. Эта технология может привести к
созданию сложных биологических сенсоров, работающих на основе отдельных живых нервных клеток. Американские ученые
продемонстрировали технологию мысленного управления компьютером. В ходе проведенного ими эксперимента четырем добровольцам удавалось научиться передвигать курсор на экране с
помощью импульсов мозга, которые улавливались специальным
шлемом с 64 электродами и обрабатывались разработанной учеными программой. Результаты эксперимента показали, что люди
могут научиться использовать колебания энцефалограммы, полученные с датчиков, для управления быстрыми и точными движениями курсора. В июне 2004 года американские хирурги имплантировали в двигательную область коры головного мозга 24летнего полностью парализованного человека микрочип BrainGate, разработанный в компании Cyberkinetics из города Фоксборо, штат Массачусетс. Крошечный чип дал парализованному человеу возможность управлять телевизором и компьютером, например, рассылать письма по электронной почте и даже играть в
компьютерные игры.
По словам Ральфа Меркле, нанотехнологии произведут такую же революцию в манипулировании материей, какую произвели компьютеры в манипулировании информацией. В частности, до неузнаваемости изменятся медицина, промышленность,
космонавтика, электроника, компьютерные технологии. Нанотехнологии повлияют на общество больше, чем изобретение
письменности или печати.
126
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Контрольные вопросы
1. Расскажите о возникновении кибернетики, ее назначении и
специфике.
2. Каковы исходные понятия кибернетики?
3. Каковы понятие и роль энтропии в термодинамике и теории информации?
4. Дайте характеристику информации.
5. В чем заключаются идеи синергетики?
6. Каковы основные черты сходства и различия подходов
И. Пригожина и Г. Хакена к разработке теории самоорганизации?
7. Расскажите о современных нано- и биотехнологиях.
127
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Заключение
Подводя итог, рассмотрим коротко достижения философской
мысли на сегодняшний момент в процессе осознания единства
нашего мироздания. Нашей эпохе впервые в истории удалось
провести различие внутри Большой Тройки, то есть провести различие между искусством, моралью и наукой (называемых Большой Тройкой), или «Я», культурой и природой. В предыдущем
мифологическом мировоззрении искусство, наука и религиозная
мораль никак не были разделены между собой. Это была не интеграция, просто отсутствие различий. Наука – эмпирическая наука – имеет дело с объектами, с «этим», с эмпирическими закономерностями. Мораль и этика касаются «нас» и нашего интерсубъективного мира. Искусство связано с прекрасным с точки
зрения наблюдателя, «Я». По существу, это укладывается в платоновские представления о Благе (мораль, «мы»), Истине (в
смысле логической или объективной истины) и Прекрасном (эстетическое измерение, которое воспринимается каждым «Я»).
Большая тройка – это также три мира К. Поппера: физический
(это), ментальный (я) и мир культуры (мы). Кроме того, Большая
Тройка – три требования Хабермаса: объективная истина, субъективная правда и интерсубъективная справедливость. Большая
Тройка обнаруживается в очень влиятельной трилогии И. Канта –
«Критика чистого разума» (объективная наука), «Критика практического разума» (наука о морали) и «Критика способности суждения» (эстетическое суждение и искусство). Можно привести
множество примеров, но все они будут иллюстрацией общего
принципа Большой Тройки157.
Структурное единство мира, рассмотренное выше, трактуется
в работе Кена Уилбера «Краткая история всего» с точки зрения
единства четырех типов «холархий» (иерархий), состоящих из
«холонов» (структурных единиц). Отметим, что К. Уилбер придерживается подходов, называемых «холизмом» (от англ. whole –
157
Уилбер К. Указ. соч.
128
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
единое, целое). Эти четыре типа «холархий» имеют дело с внутренней и внешней стороной «холона», а также с его индивидуальными и коллективными формами, и это дает нам четыре сектора. Согласно К. Уилберу все области мироздания (Большая
Тройка) могут быть разделены на четыре сектора: левая сторона
описывает внутренние свойства, правая – внешние, верхний ряд
описывает индивидуальный уровень, нижний – коллективный.
Любая структурная единица мироздания должна быть описана на
четырех дополняющих друг друга языках. Таким образом автор
пытается достичь единства мира во всех его проявлениях158.
В данном пособии мы в основном рассматривали правый
верхний сектор и частично правый нижний сектор схемы, представленной в работе К. Уилбера «Краткая история всего».
В заключение подчеркнем, что в настоящее время появляется
достаточно много работ, направленных на создание обобщенных
теорий и схем для объяснения основных законов мироздания, однако еще предстоит долгий путь в этом направлении.
158
Уилбер К. Указ. соч.
129
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Приложения
Темы, рекомендуемые для обсуждения на семинарах
Целью семинарских занятий и обсуждений является демонстрация факта, что основные концепции современного естествознания находят свое отражение в различных науках (в том
числе и гуманитарных), а также в произведениях культуры.
Концепции современного естествознания являются основой стиля мышления, присущего конкретной эпохе.
ОСНОВА ЕДИНСТВА ОКРУЖАЮЩЕГО МИРА –
В ОСНОВЕ СТРОЕНИЯ МИРА ЛЕЖАТ СХОДНЫЕ СТРУКТУРЫ
Основа научной картины мира
(НКМ) – основные категории в
конкретном, содержательном естественно-научном наполнении, соответствующем данной эпохе
Системный подход – окружающий мир – сложная, единая, иерархическая структура
Всеобщий характер НКМ – связь
с различными областями науки, –
технологии, техники и культуры
Эволюционный взгляд на мир,
как на постоянно саморазвивающуюся единую структуру
Научный
ксперимент
⇔
Научная
теория
130
⇔
Научная
картина мира
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Приложение № 1
"Механистическое" описание исторических
процессов. Непрерывное и дискретное
Тема рекомендуется для обсуждения на семинаре на историческом факультете.
Толстой Л.Н. Война и мир. Т. 3. – М.: Ассоциация "Книга.
Просвещение. Милосердие", 1994. – Т. 3, ч. 3. – С. 264.
"Для человеческого ума непонятна абсолютная непрерывность движения. Человеку становятся понятны законы какого
бы то ни было движения только тогда, когда он рассматривает
произвольно взятые единицы этого движения…
Только допустив бесконечно-малую единицу для наблюдения – дифференциал истории, то есть однородные влечения людей, и, достигнув искусства интегрировать (брать суммы этих
бесконечно-малых), мы можем надеяться на постижение законов истории…
Сила стремительности его, приближаясь к цели, увеличивается подобно увеличению быстроты падающего тела по мере
приближения его к земле…
…Но русское войско непосредственно после столкновения
отступает так же необходимо, как необходимо откатывается
шар, столкнувшийся с другим, с большей стремительностью несущимся на него шаром; и так же необходимо (хотя и потерявший всю свою силу в столкновении) стремительно разбежавшийся шар нашествия прокатывается еще некоторое пространство…
А вместе с тем сейчас же после сражения, на другое утро,
французское войско (по той же стремительной силе движения,
увеличенного теперь как бы в обратном отношении квадратов
расстояний) уже надвигалось само собой на русское войско…"
Механистическое понимание истории Л.Н. Толстым связано
во многом, по-видимому, с его фаталистическим подходом к ис131
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
торическим событиям, который нашел свое отражение в романе
«Война и мир». Деятельность одного человека даже в ранге полководца (М.И. Кутузова) ничего не может решить в исторических
событиях, которые подобно «ньютоновской машине» происходят
согласно предопределенным судьбой (природой, историей) законам.
С этим перекликаются и рассуждения, например, участника
других событий (с противоположной стороны) – генерала германского вермахта времен Второй мировой войны Фридо фон
Зенгера унд Эттерлинга.
(Ф. фон Зенгер, «Ни страха, ни надежды», М., Центрполиграф, 2004).
Он отмечает в своих мемуарах следующее.
«В обеих войнах Германия провоцировала такой ход событий, когда мировые державы договаривались за счет Германии.
Своим ходом и результатом Вторая мировая война похожа на
Первую. В обоих случаях германское правительство добивалось
внешней политической зависимости граничащих с ней на востоке
малых государств, которые служили ей буфером между ней и
Россией. В обоих случаях она приходила к соглашению с Россией.
В обоих случаях Германия верила, что она в такой степени служила защитой для западных держав, что могла рассчитывать
на их нейтралитет. Но в обоих случаях правительство Германии
обманывало само себя; западные державы вставали на сторону
России, чтобы сокрушить Германию. И в обоих случаях правительство Германии ошибалось в том, что Соединенные Штаты
останутся вне конфликта».
Эти рассуждения также свидетельствуют о точке зрения автора о предопределенности исторических событий (действующих
подобно все той же «ньютоновской машине» по строгим законам): даже если события развиваются по похожим сценариям, человек не способен помешать этому ходу событий.
132
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Приложение № 2
"Энтропийное" описание
исторических процессов.
Системы с большим числом степеней свободы
Тема рекомендуется для обсуждения на семинаре на историческом факультете.
Гумилев Л.Н. Древняя Русь и Великая степь. М.: Мысль,
1989. С. 14, 595.
"Тезис Принцип этногенеза – это угасание импульса вследствие энтропии, или, что то же, утрата пассионарности системы из-за сопротивления окружающей среды, этнической и
природной, –
не
исчерпывает
разнообразия
историкогеографических коллизий…"
Механизм пассионарного толчка.
"Пассионарный толчок, или микромутация, − условие, без
которого не возник бы ни один этнос, как ныне живущий, так и
древний, от которого даже имени не сохранилось. И теперь уместно поставить вопрос: общий ли закон природы или ряд случайных сочетаний социальных флуктуаций?…"
133
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Приложение № 3
"Закономерный" ход истории
как последовательности случайных событий
Тема рекомендуется для обсуждения на семинаре на историческом факультете.
Кант И. Метафизические начала естествознания, "Идея всеобщей истории во всемироно-гражданском плане" (1784 г.), М.:
Мысль, 1999. С. 939–955.
Какое бы понятие мы ни составили себе с метафизической
точки зрения о свободе воли, необходимо, однако, признать, что
проявления воли, человеческие поступки, подобно всякому другому явлению природы определяются общими законами природы.
История, занимающаяся изучением этих проявлений, как бы глубоко ни были скрыты их причины, позволяет думать, что если
бы она рассматривала действия свободы воли в совокупности,
то могла бы открыть ее закономерный ход; и то, что представляется запутанным и не поддающимся правилам у отдельных людей, можно было бы признать по отношению ко всему
роду человеческому как неизменно поступательное, хотя и медленное развитие его первичных задатков.
Отдельные люди и даже целые народы мало думают о том,
что когда они, каждый по своему разумению и часто в ущерб
другим, преследуют свои собственные цели, то они незаметно
для самих себя идут к неведомой им цели природы как за путеводной нитью и содействуют достижению этой цели, которой,
даже если бы она стала им известна, они бы мало интересовались.
Так как люди в своих стремлениях действуют в общем не
чисто инстинктивно, как животные, но и не как разумные граждане мира, по согласованному плану, то кажется, что и не
может быть у них планомерной истории (так же как, скажем,
у пчел или бобров).
134
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Для философа здесь остается один выход: поскольку нельзя
предполагать у людей и в совокупности их поступков какуюнибудь разумную собственную цель, нужно попытаться открыть в этом бессмысленном ходе человеческих дел цель природы, на основании которой у существ, действующих без собственного плана, все же была возможна история согласно определенному плану природы. – Посмотрим, удастся ли нам найти
путеводную нить для такой истории, и тогда предоставим природе произвести того человека, который был бы в состоянии ее
написать. Ведь породила же она Кеплера, подчинившего неожиданным образом эксцентрические орбиты планет определенным
законам, и Ньютона, Объяснившего эти законы общей естественной причиной.
Положение первое. Все природные задатки существа предназначены для совершенного и целесообразного развития.
Положение второе. Природные задатки человека (как единственного разумного существа на земле), направленные на применение его разума, развиваются полностью не в индивиде, а в
роде.
Положение третье. Природа хотела, чтобы человек все то,
что находится за пределами механического устройства его животного существования, всецело произвел из себя и заслужил
только то счастье или совершенство, которое он сам создает
свободно от инстинкта, своим собственным разумом.
Положение четвертое. Средство, которым природа пользуется для того, чтобы осуществить развитие всех задатков
людей, − это антагонизм их в обществе, поскольку он в конце
концов становится причиной их законосообразного порядка.
Положение пятое. Величайшая проблема для человеческого
рода, разрешить которую его вынуждает природа, − достижение всеобщего гражданского общества.
Положение шестое. Эта проблема самая трудная и позднее
всех решается человеческим родом. Трудность, которую ясно
показывает уже сама идея этой задачи, состоит в следующем:
человек есть животное, которое, живя среди других членов своего рода, нуждается в господине. Дело в том, что он обязательно злоупотребляет своей свободой в отношении своих
135
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ближних; и хотя он, как разумное существо, желает иметь закон, который определил бы границы свободы для всех, но его корыстолюбивая животная склонность побуждает его, где ему
это нужно, делать для самого себя исключение. Следовательно,
он нуждается в господине, который бы сломил его собственную
волю и заставил его подчиняться общепризнанной воле, при которой каждый может пользоваться свободой.
Положение седьмое. Проблема создания совершенного гражданского устройства зависит от проблемы установления законосообразных внешних отношений между государствами и без
решения этой последней не может быть решена.
Положение восьмое. Историю человеческого рода в целом
можно рассматривать как выполнение тайного плана природы −
осуществить внутренне и для этой цели также внешне совершенное государственное устройство как единственное состояние, в котором она может полностью развить все задатки,
вложенные ею в человечество.
Положение девятое. Попытка философов разработать
всемирную историю согласно плану природы, направленному на
совершенное гражданское объединение человеческого рода,
должна рассматриваться как возможная и даже как содействующая этой цели природы".
136
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Приложение № 4
"Утилитаризм" – социальная парадигма
западного общества.
Система, воплощенная в жизнь
Тема рекомендуется для обсуждения на семинаре на историческом, социологическом и юридическом факультетах.
Поппер К. Предположения и опровержения М.: Аст, Ермак,
2004. 638 с. (Глава 16, «Предсказание и пророчество в социальных науах»).
«Социальная политика в Великобритании теперь воплощает то, о чем говорил Бентам, и служит цели, которую
кратко выразил Д.С. Милль: "обеспечить
полную занятость при высокой оплате
для всего работающего населения"».
К. Поппер
Иеремия Бентам (Jeremy Bentham) (1748 – 1832), выдающийся английский философ, экономист и теоретик права, основатель
утилитаризма, родился в Лондоне 15 февраля 1748 года. Учился в
Вестминстерской школе, Куинз-колледже Оксфордского университета, затем поступил в школу права Линкольнз инн. Вскоре,
однако, разочаровался в юриспруденции и решил посвятить
жизнь изучению социальной, правовой и политической системы
и исправлению ее недостатков и злоупотреблений. Поставив задачу реформирования общества, Иеремия Бентам столкнулся с
необходимостью систематизации и обоснования своих идей. Таким образом, его философия была не плодом отвлеченных размышлений, а основывалась на потребностях практической жизни.
Некоторыми идеями Иеремия Бентам был обязан Д. Юму и Гельвецию, кое-что он почерпнул у Пристли, У. Пейли и Ч. Беккариа.
Взгляды Иеремии Бентама получили наименование утилитаризма, хотя сам он предпочитал говорить не об утилитарности, а о
принципе наибольшего счастья.
137
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Утилитаризм Бентама, сформулированный, в частности, в его
известном труде "Введение в принципы морали и законодательства" ("An Introduction to the Principles of Morals and Legislation",
1789), основывался на этическом гедонизме, учении о том, что
благо – это счастье и целью этического поведения является достижение наибольшего возможного счастья для наибольшего количества людей. Чтобы правильно понять это утверждение, следует иметь в виду, что для Бентама удовольствие и счастье были
синонимами и имели самый широкий смысл, включая интеллектуальные, социальные, моральные и альтруистические удовольствия, а также менее значимые физические удовольствия. Удовольствие – это все, что представляет ценность для человека, независимо от своей природы или причин, по которым человек
рассматривает что-либо в качестве ценности. Несмотря на практические трудности, возникающие при подсчете количества блага, Бентам был убежден, что благо можно оценить по интенсивности, длительности и другим параметрам. Теоретически можно
построить исчисление, способное определить, какого рода поступок является наилучшим при тех или иных обстоятельствах (т.н.
исчисление счастья). И тогда становится ясной цель законодательства: увеличить количество счастья всех людей и во всех
возможных направлениях. Наказание же и сопутствующие ему
страдание и зло следует применять только в тех случаях, когда
оно препятствует появлению еще большего зла. Следуя этим
принципам, Бентам и его последователи выступили инициаторами системы здравоохранения и страхования, законов о бедности,
реформы тюрем, использования наказания в целях предупреждения преступлений и перевоспитания преступников, распространения демократии и самоуправления на все сферы общественной
жизни. Бентам не ограничивался обсуждением внутренних проблем и доказывал необходимость международного права, создания Лиги наций и отмены колониальной системы.
Главные усилия Бентам направил на создание кодексов, сводов законов простых, непротиворечивых и доступных для понимания. Написанные им кодексы были (полностью или частично)
использованы в законодательствах Франции, Германии, Греции,
Испании, Португалии, Индии, Австралии, Канады, других стран
138
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Европы и Южной Америки, а также нескольких американских
штатов. Идеи философа были исключительно популярны в его
время. Бентам понимал, что для того, чтобы демократия была
действенной, а индивидуальные усилия приносили результаты в
сфере личной и общественной жизни, следует обеспечить широкое распространение образования и информации. Бентам был одним из учредителей журнала "Вестминстер ревью" ("Westminster
Review"). Он принимал участие в учреждении Лондонского университета и совершенствовании системы школьного образования.
Бентам также много сделал для введения системы государственной службы, процедур принятия правительственных решений,
совершенствования судопроизводства, а также принял участие в
учреждении института полиции и других важнейших общественных реформах. Его либеральные взгляды нашли отражение в написанном в 1809 труде "Катехизис парламентской реформы" ("A
Catechism of Parliamentary Reform", опубл. в 1817).
Бентамизм был подхвачен группой молодых людей, принадлежавших в основном к миру литературы и науки. Наиболее знаменитым из них стал Дж.С. Милль. Идеи утилитаризма также
развивали А. Бэн, Г. Сиджвик, Г. Спенсер и Л. Стивен. Среди сочинений Бентама отметим написанный в России трактат Защита
лихвы (Defence of Usury, 1787), а также следующие труды: Деонтология, или Наука о морали (Deontology, or The Science of
Morality, v. 12, 1834); Теория наказаний и наград (Theorie des
peines et des recompenses, 1811).
Другие работы Бентама: Тактика законодательных собраний.
СПб, 1907; Введение в основания нравственности и законодательства. М., 1998; Бентам И. Избранные сочинения. Т. 1. СПб,
1867.
139
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Приложение № 5
"Скептицизм" − одна из философских
основ познания
Тема рекомендуется для обсуждения на семинаре на гуманитарных факультетах.
Эмпирик Секст. Соч.: в 2 т., М., 1976.
Познер А.Р. Истины и парадоксы. М., Политиздат, 1977.
256 с.
«Рассматривая основания скептицизма, Секст Эмпирик (конец II – начало III вв.) связывал скептическую способность с наличием "равносильности в противоположных вещах и речах",
вследствие чего "мы приходим сначала к воздержанию от суждения, а потом к невозмутимости". Равносильность означает
равенство в отношении достоверности, когда ни одно из борющихся положений не стоит выше другого, как более достоверное.
В отличие от догматиков или агностиков, скептик представляется человеком "ищущим"; он стремится достичь такого
состояния ума, при котором ничего не отрицается и ничего не
утверждается. По словам Секста Эмпирика, догматик всегда
признает существование своей догмы, а скептик высказывает
свои положения так, что по своему смыслу они сами себя упраздняют. Означает ли это, что скептик отрицает явления,
ставит под сомнения существование внешнего мира? Отвечая
на этот вопрос, Секст Эмпирик замечает, что "сомнение касается не явления, а того, что говорится о явлении". Примечательно при этом, что в качестве довода в пользу сомнения воздержания от суждения (высказывания догматических предположений) выдвигается следующее: "…допустимо, что
положение, противоположное выказанному теперь тобой, существует в отношении к своей природе, а нам еще не обнаруживается; поэтому для нас нет еще необходимости соглашаться с
положением, кажущимся теперь убедительным."
140
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Процесс познания, любая исследовательская творческая работа невозможны без элементов скептицизма. Сегодняшняя
наука опрокидывает воззрения, которые еще недавно казались
вечными и незыблемыми. Это − неизбежное следствие так называемого "информационного взрыва", ускоряющегося процесса
устаревания научных знаний. Безусловно, и сегодня нельзя обойтись без устоявшихся законов школьной физики. Но если остановиться на этом, приняв их за окончательные истины в последней инстанции, то вряд ли удастся понять сложные закономерности макро- и микромира, открытые и открываемые
современной физикой».
141
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Приложение № 6
Отражение научных концептуальных понятий
в произведениях культуры; влияние уровня
развития, характерного для конкретной
эпохи, на художественное восприятие
Глазычев В.Л. Гемма Коперника. М.: Советский художник,
1989.
Поэзия: В.Я. Брюсов (1873 – 1924) («Мир электрона», «Мир
N измерений»), Э. Верхарн (1855 – 1916) («Мыслители»), И.В. Гете (1749 – 1832) («Фауст»), В.В. Маяковский (1893 – 1930), («Летающий пролетарий» и т.д.) и др.
Изобразительное искусство: А. Дюрер, П. Брейгель, Леонардо да Винчи, П. Филонов (Головы. Числа. 1925 – «аналитическое
искусство») и др.
Музыка: А. Скрябин, Мессиан, современная музыка и др.
Текст (см. ниже) воспроизводится по изданию: Гаспаров М.Л., Автономова Н.С. Сонеты Шекспира – переводы Маршака // Гаспаров М. О русской поэзии. СПб.: Азбука, 2001.
С. 389–409.
«Сонеты Шекспира в переводах С.Я. Маршака − явление в
русской литературе исключительное. Кажется, со времен Жуковского не было или почти не было другого стихотворного перевода, который в сознании читателей встал бы так прочно рядом с произведениями оригинальной русской поэзии. Их много
хвалили, но − как это ни странно − их мало изучали. А изучение
их на редкость интересно. Особенно с точки зрения основной
проблемы, с которой сталкивается переводчик художественного текста – проблемы главного и второстепенного. Всякому переводчику во всяком переводе приходится жертвовать частностями, чтобы сохранить целое, второстепенным, чтобы сохранить главное; но где тот рубеж, который отделяет частности
от целого и второстепенное от главного? Целое всегда склады142
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
вается из частностей, и отступления в мелочах, если они последовательны и систематичны, могут ощутимо изменить картину целого. Как это происходит, лучше всего могут показать нам
именно сонеты Шекспира в переводах Маршака.
Рассмотрим перевод сонета, перевод относится к признанным удачам Маршака. Вот сонет 33 – в подлиннике и в переводе:
Full many a glorious morning have I seen
Flatter the mountain-tops with sovereign eye,
Kissing with golden face the meadows green,
Gilding pale streams with heavenly alchemy;
Anon permit the basest clouds to ride
With ugly rack on his celestial face,
And from the forlorn world his visage hide,
Stealing unseen to west with this disgrace:
Even so my sun one early morn did shine
With all triumphant splendour on my brow;
But out, alack! he was but one hour mine;
The region cloud hath mask'd him from me now.
Yet him for this my love no whit disdaineth;
Suns of the world may stain when heaven's sun staineth.
Я наблюдал, как солнечный восход
Ласкает горы взором благосклонным,
Потом улыбку шлет лугам зеленым
И золотит поверхность бледных вод.
Но часто позволяет небосвод
Слоняться тучам перед светлым троном.
Они ползут над миром омраченным,
Лишая землю царственных щедрот.
Так солнышко мое взошло на час,
Меня дарами щедро осыпая.
Подкралась туча хмурая, слепая,
И нежный свет любви моей угас.
Но не ропщу я на печальный жребий, Бывают тучи на земле, как в небе.
143
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
М.М. Морозов в послесловии к книге сонетов Шекспира в переводах С. Маршака пишет по поводу этого перевода: "Знание
языка поэтом заключается, прежде всего, в отчетливом представлении о тех ассоциациях, которые вызываются словом. Мы
говорим не о случайных ассоциациях, но об ассоциациях, так сказать, обязательных, всегда сопровождающих слово, как его
спутники. Вот, например, буквальный перевод первого стиха сонета 33: "Я видел много славных утр". Но этот буквальный перевод является неточным, поскольку на английском языке эпитет "славный" (glorious) в отношении к погоде обязательно ассоциируется с голубым небом, а главное, с солнечным светом.
Мы вправе сказать, что эти ассоциации составляют поэтическое содержание данного слова. Перевод Маршака: "Я наблюдал,
как солнечный восход" − обладает в данном случае большей поэтической точностью, чем "буквальная" копия оригинала". Так
ли это? Бесспорно, glorious morning − это прежде всего утро с
голубым небом и солнечным светом. Но не только это. Значение
"славный" в английском эпитете glorious сохраняется, а в сонете Шекспира не только сохраняется, но и подчеркивается всей
лексической и образной системой произведения. В самом деле, у
шекспировского "славного" солнца − "державный взор" (sovereign
eye) и "всеторжествующий блеск" (all triumphant splendour), а
тучи, заслоняющие его, − "низкие", "подлые" (basest), "позорящие" (disgrace). Поэтому, отказавшись от понятия "славный",
Маршак должен отказаться и от этих образов-спутников. Так
он и делает: вместо "державного взора" у него − "благосклонный
взор", вместо "блеска" − "щедрые дары", вместо "позора" − "лишение щедрот". Шекспировское солнце прекрасно потому, что
оно блистательное и властное; у Маршака солнце прекрасно потому, что оно богатое и доброе. (Вульгарный социолог старого
времени мог бы прямо сказать, что шекспировское солнце −
феодальное, а маршаковское − буржуазное) Маршак называет
свое солнце "солнышком"; шекспировское же солнце назвать
"солнышком" немыслимо. Перед нами два совсем разных образа.
Эта разница достигается не только лексическими средствами,
но и более тонкими − грамматическими. У Шекспира фраза построена так: "солнце... позволяет тучам ковылять перед своим
144
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
небесным ликом и скрывать его образ от мира, между тем как
оно незримо крадется к западу". Подлежащее во всей длинной
фразе одно − солнце; у Маршака подлежащих два − солнце и тучи. При чтении Шекспира взгляд читателя прикован к образу
солнца; при чтении Маршака взгляд этот хоть на мгновение, но
отрывается от него, и впечатление ослепительного всевластия
незаметно смягчается. Эта разница чувствуется не только в
построении центрального образа, но распространяется и на
второстепенные: умеряется вещественность и яркость, усиливается "воздушность" и мягкость. Исчезает "золотой лик", исчезает "небесная алхимия" (а вместе с ней вещественное содержание слова gild − "золотить"), "поцелуй" заменяется на "улыбку"; зато появляются образы не вещественные, а чисто
эмоциональные: туча "хмурая, слепая", "нежный свет любви",
"печальный жребий". Правда, появляется и "трон", но не "золотой трон", каким был бы он у Шекспира, а "светлый трон" − не
земного царя, а небесного или сказочного…
Другим аспектом сравнения этих двух переводов является
«неопределенность» духа времени, его неуловимость для представителей иных эпох. Этот аспект представляет собой своего
рода «соотношение неопределенностей»: чем дословней будет
перевод древних текстов, тем более непонятным будет дух этого документа для современников. Для того чтобы сделать более
понятным дух древнего текста, потребуются поиски аналогий в
современной жизни, что в свою очередь уведет в сторону от
подлинности документа».
Примеры стихов различных поэтов, отражающие концептуальные научные понятия.
МИР ЭЛЕКТРОНА
В.Я. Брюсов, 1922 г.
Быть может, эти электроны –
Миры, где пять материков,
Искусства, знанья, войны, троны
И память сорока веков!
145
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Еще, быть может, каждый атом –
Вселенная, где сто планет;
Там – все, что здесь в объеме сжатом,
Но также то, чего здесь нет.
МИР N ИЗМЕРЕНИЙ
В.Я. Брюсов, 1924г.
Высь, ширь, глубь. Лишь три координаты.
Мимо них где путь? Засов закрыт.
С Пифагором слушая сфер сонаты,
Атомам дли счет, как Демокрит.
Путь по числам? – Приведет нас в Рим он.
(Все пути ведут туда!)
То же в новом – Лобачевский, Риман,
Та же в зубы узкая узда!
Но живут в N измереньях
Вихри воль, циклоны мыслей, те,
Кем смешны мы с нашим детским зреньем,
С нашим шагом по одной черте!
МЫСЛИТЕЛИ
Э. Верхарн
………………………
И вот в стенах ажурных павильонов,
Среди когорт
Изящных труб и блещущих реторт
Вершится поиск фактов и законов.
Материя разъятая дрожит,
Исследована каждая пылинка –
И тайна, в результате поединка,
Теперь уму принадлежит.
И вот еще: на выси ледяной,
146
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
При помощи огромного кристалла,
Краса и суть картины неземной
Земному взору, наконец, предстала.
Пусть, рассекая темноту,
Глядят миры сквозь пустоту,
Но эта первозданная гордыня
Божественно сверкающих небес
Обуздана. Теперь имеет вес
Лишь алгебры надежная твердыня.
И вот еще: на мраморном столе
Лежит мертвец в угрюмом зале морга.
Над ним анатом, с думой на челе
И ощущением восторга,
Склоняется. Прослеживает он
Пути любого нерва и сосуда
В мозгу и сердце – чтоб извлечь оттуда
Сокровища для завтрашних времен.
Идет по ступеням науки
Мыслителей высокий путь,
Мозолящих в экспериментах руки,
Отдавших голову и грудь
Единой страсти постиженья
Земного и небесного движенья.
Картезий, Лейбниц, Гегель, Кант, Спиноза,
Вы, в ком срастились логика и греза,
Чей мощный мозг был так вооружен
Для схватки с миром, о, скажите,
Какими был бы он сетями окружен,
Тисками сжат – коль вы, кто дорожите
Его единством, обрели бы власть
Гнуть ради целого любую часть?!
Вы насаждали постоянство
Концепций неподвижных, как скала,
Там, наверху, где облачная мгла
Переполняет синее пространство.
Все было предусмотренным, но вдруг
147
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Все рушилось вокруг.
Весь горизонт клубился от сплетений
Каких-то новых ясностей и теней.
Просветы новые вреза’ли муть,
И каждый был как новый путь
К иному синтезу, иному обобщенью,
Могучей думы воплощенью.
………………………………
ФАУСТ
И.В. Гете
Мефистофель
……………………
Употребляйте с пользой время.
Учиться надо по системе.
Сперва хочу вам в долг вменить
На курсы логики ходить.
Ваш ум, нетронутый доныне,
На них приучат к дисциплине,
Чтоб взял он направленья ось,
Не разбредаясь вкривь и вкось.
Что вы привыкли делать дома
Единым махом, наугад,
Как люди пьют или едят,
Вам расчленят на три приема
И на субъект и предикат.
В мозгах, как на мануфактуре,
Есть ниточки и узелки.
Посылка не по той фигуре
Грозит запутать челноки.
………………………….
Но, даже генезис узнав
Таинственного мирозданья
И вещества живой состав,
Живой не создадите ткани.
148
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
…………………………..
Еще всем этим не пресытясь,
За метафизику возьмитесь.
Придайте глубины печать
Тому, чего нельзя понять.
Красивые обозначенья
Вас выведут из затрудненья.
Но более всего режим
Налаженный необходим.
Отсидкою часов учебных
Добьетесь отзывов хвалебных.
Хорошему ученику
Нельзя опаздывать к звонку.
………………………………
149
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Приложение № 7
Закон распределения случайных явлений
(закон Пуассона). Обсуждение
универсальности категории «случайного»
в устройстве мироздания
«Мы не верим ни призванию народов,
ни их предопределению, мы думаем, что
судьбы народов и государств могут по дороге меняться, как судьба всякого человека, но мы вправе, основываясь на настоящих элементах, по теории вероятности, делать заключение о будущем»
А.И. Герцен (1859 г.)
Понятие Распределение Пуассона (РП) впервые появилось в
книге французского ученого Симеона Дениса Пуассона (1781 –
1840) в работе «Исследования о вероятности судебных приговоров по уголовным и гражданским делам», опубликованной в
1831 г., раздел 8 посвящен судебной практике. Распределение
Пуассона для простейшего потока случайных событий выглядит
следующим образом:
(λ t ) m − λ t
Pm (t ) =
e ,
m!
где Pm(t) – вероятность наступления "m" событий за время t, t –
текущее время, λ – среднее число наступления случайных событий за единицу времени, m – число случайных событий, наступивших за время t.
За 20 лет (1875 – 1894) в 14 различных кавалерийских корпусах германской армии была собрана статистика трагических случаев, когда солдат был убит ударом копыта. Согласно 280 наблюдениям (280 наблюдений = 20 лет × 14 корпусов) 196 солдат
погибли таким образом, то есть в среднем за год λ = 0.7. Если бы
число трагических исходов подчинялось РП с параметром λ = 0.7,
150
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
то можно было бы ожидать, что при 280 наблюдениях в 139 случаях смертей нет, в 97 случаях – 1 смерть, в 34 случаях – 2 смерти
и т.д. А что показала статистика? В действительности данные
были соответственно 140, 91, 32 и т.д. Практика и теория оказались в столь хорошем согласии, что вряд ли можно было ожидать
большего.
Наконец, остановимся на одном любопытном вопросе, связанном со смертностью населения. Можно ли с помощью вероятностных методов оценить общее количество людей, когда-либо
живших на Земле? Обоснование следующего удивительного утверждения дано в книге Голдберга: «9% когда либо живших на
Земле людей живут сейчас». Это утверждение было вынесено в
заголовок статьи в «Нью-Йорк Таймс» (6 октября 1981 г. С. 61).
Понятие смертности нетрудно расширить. Если рассматривать амортизацию промышленных изделий или распад атомов
как смерть, то получим широко применимую математическую
теорию. Понятие периода полураспада безвозрастных объектов
стало фундаментальным в некоторых областях науки. Так атомы
радиоактивных элементов подвержены распаду, описываемому
формулами:
N = N 0 e − λt , N = N 0 2− t / T ,
где N – число атомов радиоактивного элемента через время t,
N0 – число атомов радиоактивного элемента в начальный момент
времени, λ − известная постоянная распада, Т – период полураспада.
Радиоуглеродный метод, разработанный американским химиком Уиллардом Фрэнком Либби, до сих пор является самым
распространенным методом датирования в области археологической хронологии. (В 1960 г. за это открытие была присуждена
Нобелевская премия.)
В 1950 г., следуя идеям Либби, американский (венгерский)
ученый Моррис Свадеш применил его метод к лингвистике,
предполагая, что не только радиоактивные атомы, но и атомы речи, то есть «слова» можно считать безвозрастными. Предполагается, что период полураспада базового словаря языков составляет
2000 лет. Для нахождения даты разделения двух языков нужно
151
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
только знать, какая часть базового словаря до сих пор существует
в обоих языках.
А. Раун и Е. Кангемаа-Минн сравнили венгерский и финский
языки. Они обнаружили, что идентичные элементы в этих языках
составляют соответственно 21% и 27%. (Вычисления проводились разными методами. Отсюда был сделан вывод, что венгерский и финский языки разделились примерно 4 – 5 тысяч лет назад.) Метод Свадеша, разработанный более 30 лет назад, применяется очень часто и известен как лексико-статистика или
глоттохронология. (Оригинальная статья Свадеша опубликована
в «Международном журнале американской лингвистики»).
Время, прошедшее после разделения двух языков, вычисляется по следующей формуле:
log(c )
2 ⋅ log( r ) ,
где t – давность разделения (в тысячелетиях) языков, с – доля
совпадающих слов (число общих слов, деленное на число слов в
списке), r – коэффициент сохраняемости (для стандартного списка из 100 слов r = 0.86). (1000 лет – 0.74 = 0.86×0.86; 2000 лет –
0.55 = 0.74×0.74). Средний процент слов, сохраняющийся в языке, называется коэффициентом сохраняемости.
В 2003 г. новозеландскими учеными были получены новые
результаты по датированию разделения языков народов индоевропейской группы. (Russell D. Gray and Quentin D. Atkinson,
"Language-tree divergence times support the Anatolian theory of Indo-Eeropean orogin", Nature, v. 426 (2003) 435-439). Работа новозеландских ученых демонстрирует прекрасный пример того, насколько плодотворным может оказаться «перекрестное опыление» наук гуманитарного и естественного цикла.
РП приближенно описывает: 1) количество определенного
вида товаров, проданное в течение конкретного дня; 2) число молекул гемоглобина, видимое под микроскопом; 3) число забастовок и войн в год; 4) число опечаток в тексте; 5) число телефонных
соединений к определенным номерам в течение дня и др.
t=
152
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Приложение № 8
Древнекитайское учение даосизм
Лао Цзы «Книга Пути и Благодати», пер И.С. Лисевича, Москва, ООО «АиФ Принт», 2004.
Обсуждение возможностей влияния различных источников
(мистических, мифологических, религиозных и др.) на разработку
научных идей.
"Современная наука, особенно в ее
фундаментальной теоретической части, все
чаще обращается к вненаучным источникам в поисках вдохновения. Наиболее распространенным вненаучным источником, с
которым работают физики, оказывается сакральный фольклор, причем не обязательно в версиях магистральных цивилизаций".
«Контрудар», Гейдар Джемаль
Имя Лао Цзы (VI – V вв. до н.э.) открывает эпоху классической древности в Китае. Являясь основателем важнейшего философского направления – даосизма (названного по главному в нем
понятию Дао), он изложил сое учение в философском трактате
«Дао дэ дзин» («Книга пути и перемен»). Лао Цзы предлагает
взгляд на вещи, отличный от рассудочного и привычнопрактического. Даосизм – учение эзотерическое. Человек и проблемы его взаимоотношений со Вселенной, идея поисков бессмертия, все, что выходило за грани повседневности, все сверхъестественное стало прерогативой даосизма. Даосы призывали человека обратить свой взгляд внутрь себя, к первооснове бытия и,
приобщаясь к Пути Вселенной – Великому Дао, ощутить себя
равновеликим мирозданию. В этой книге говорится, что все во
Вселенной присходит из Дао. Дао бестелесно, Дао туманно и неопределенно. Однако в его туманности и неопределенности содержатся образы и вещи. Оно глубоко и темно, но в нем скрыты
тончайшие частицы, которые обусловливают друг друга. Такое
153
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
единство бытия и небытия современными учеными трактуется
как физический вакуум.
Когда исполнено…
Лао Цзы
«Книга Пути и Благодати»
Великое Дао разлито повсюду,
Оно может быть и справа, и слева,
Все сущее произрастает на нем безотрывно.
Оно свершает деяния, себе не присваивая,
Любит и пестует сущее, не называя себя хозяином…
Древнеиндийское учение «Араньяки».
Аналогичные идеи сформировались в древнеиндийской философии. В комментариях к ведическим текстам «Араньяки» вводится важнейшее для древнеиндийской философии понятие «атман» в качестве универсального исходного начала, из которого
возникает весь мир, включая человека. Земля, ветер, воздух, небесные тела – все это атман. Все возникло из него. Все завершается в нем. Он движется и не движется, далек и близок, внутри
всего и вне всего. Он неосязаем и беззвучен, т.е. опять-таки ничего, из которого происходит все. Это созвучно идее релятивистской космологии о происхождении Вселенной из вакуума.
Учение Каббалы о сфиротах. Ян Майзельс «Формула Бога».
Михаэль Лайтман «Каббала», Новосибирск, 1993, часть 1-3.
(http:://yanmayzels.narod.ru/fb1.html)
Интерес к учению каббалы (евр. предание) в Европе, по свидетельству историка Т.Н. Грановского, возник еще в конце
XV века. «Под каббалой разумели откровенную науку, данную
богом Адаму и Аврааму. Впоследствии это же знание получил
сверх 10 заповедей Моисей. Это знание, доступное и открытое
немногим, передавалось устно от одного поколения к другому. В
XV веке знаменитейшие ученые, самые сильные умы верили в
существование этой неведомой большинству божественной, непосредственно сообщенной богом человеку науки».
154
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Ян Майзельс: «Суть в том, что в отличие от многих разноликих (в том числе и самых талантливых) сочинений Каббала сцементирована одной главной Идеей, как и вообще иудаизм. Логика и мистика здесь причудливо переплетаются, не всегда укладываясь в одну непротиворечивую систему и тем не менее получено
даже нечто большее, чем такая система, ибо ведь и понятие Бога
бесконечно сложнее любых доступных человеку представлений.
Однако более или менее адекватное "изображение" Бога может
быть получено в виде взаимно дополняющих описаний: умозрительного и математического. Такого рода ситуация, как известно,
сложилась в начале века в связи с попытками физиков получить
непротиворечивую модель электрона, а позднее – и прочих элементарных частиц. Частица оказалась вовсе не элементарной – и
не в том простом смысле, что она состоит из более мелких и неделимых частиц, а в том, что ее вообще невозможно тривиально
представить или хотя бы сопоставить с привычным материальным объектом. Частица не похожа ни на шарик, ни на солнечную
систему, как это еще можно было более или менее ясно вообразить в случае атома. Но ситуация не совсем безнадежная, ибо
взамен наглядному изображению существует два дополняющих
друг друга описания: волновое и корпускуярно-вероятностностное. И это говорит не о слабости человеческого разума, ограниченного собственным воображением, а о его силе, преодолевающей любые границы. Следует также добавить, что отмеченная выше дополнительность представляет собой универсальный
физический принцип, открытый Нильсом Бором и относящийся к
тем критическим ситуациям, когда два возможных описания объекта принципиально несовместимы, противоречат друг другу
(электрон – волна или частица?) и потому не могут просто суммироваться. Но этот физический принцип был позднее распространен и на другие области науки, укрепив и расширив границы
человеческого знания».
«Но и при любой аналогии можно утверждать, что ситуация с
Богом, конечно же, является исключительной. Если частицы в
определенном смысле обладают двойной реальностью: материальной (физической) и духовной (математической), то в качестве
155
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Абсолюта Бог обладает реальностью абсолютно духовной. В
смысловом плане Бог есть универсальная вербальная структура
(абсолютно простая и совершенная – СЛОВО), требующая математического дополнения. На первый взгляд может показаться,
что бесконечная сущность Бога потребует и бесконечного числа
уравнений, что делало бы задачу безнадежной. Но мы видели,
что, например, даваемая Каббалой логическая структура высших
миров говорит о конечном числе Божественных проявлений в
мироздании».
А. Штайнзальц: "Проявления эти выражаются в форме десяти сфирот – каналов, по которым струится Божественный свет.
Эти сфирот, являющиеся средством проявления Божественного,
относятся к бесконечному свету так же, как тело человека к его
душе: они служат инструментом или средством выражения, модусом творения другого измерения бытия... Все десять сфирот
представляют собой единое, органическое целое, и каждая из них
выполняет свою уникальную функцию, дополняя все другие сфирот и являясь при этом необходимой для выполнения всем целым
своей задачи...
Несмотря на то что каждая из сфирот представляет собой
конкретную сущность, ни одна из них в принципе этой сущностью не ограничена; сфирот никогда не проявляются отдельно, в
чистом виде, – лишь в разнообразных сочетаниях, причем каждое
такое сочетание или даже деталь его, – выражение некоего откровения".
«Величественная система взаимодействующих сфирот выражает постоянную связь между Богом и Его миром. Связь эта –
двусторонняя, ибо мир может быть как объектом, так и субъектом проявления инициативы. С одной стороны, десять сфирот
определяют порядок мироздания, то, что мы можем назвать законами природы в мире. Взаимодействуя между собой, они переходят из одного мира в другой, изменяя при этом свою форму, покуда не достигают нашего физического мира – последней стадии
проявления Божественной силы. С другой стороны, события,
происходящие в нашем мире, непрерывно оказывают влияние на
десять сфирот, преобразуя природу и характер взаимоотношений
156
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
между изливающейся свыше энергией и сосудами, принимающими ее в себя».
М. Лайтман: «Каббала – это учение о причинноследственной связи духовных источников, соединяющихся по
постоянным и абсолютным законам в одну высокую цель – постижение Творца созданиями, существующими в этом мире.
Все сотворенное состоит из пяти миров: 1. Адам Кадмон.
2. Ацилут. 3. Брия. 4. Ецира. 5. Асия. Но в каждом из них есть
бесконечное множество составляющих. Эти 5 миров соответствуют 5 сфиротам: Адам Кадмон соответствует сфират Кетэр,
Ацилут – Хохма, Брия – Бина, Ецира – Тифэрэт (шесть сфирот –
от Хэсэд до Есод), Асия – Малхут. Свет (наслаждение), наполняющий эти миры, делится соответственно на 5 видов: Ехида,
Хая, Нэшама, Руах, Нэфэш (называемые сокращенно в обратном
порядке НаРаНХай). То есть мир Адам Кадмон наполнен наслаждением, светом, называемым Яхида (Ехида), мир Ацилут – Хая
и т.д. И сами миры, то есть желание получить наслаждение и само их наполняющее наслаждение исходят от творца.
Но каждый из миров делится в свою очередь на сфирот – Кетэр, Хохма, Бина, Тифэрэт, Малхут, которые наполнены соответственно своим светом НаРаНХаЙ. Кроме того, есть в каждом мире 4 уровня – неживой, растительный, животный и человек. Душа
человека (нэшама) соответствует уровню «человек», ангелы (малахим) соответствуют уровню «животный», оболочки (левушим)
соответствуют уровню «растительный» и строения (эйхалот) –
уровню «неживой».
Уровни соответственно помещаются один в другом как концентрические окружности (как оболочки луковицы). Внутри находится сфират Кетэр – влияющая на данный мир как Творец. На
нее как бы налагаются снаружи нэшамот – души людей, находящиеся в данном мире. Затем соответственно – малахим, левушим,
эйхалот. Все неживое, растительное и животное сотворено ради
четвертой ступени желания – человека и его души. В этом роль
прочих уровней и поэтому они как бы одевают снаружи душу человека, то есть служат ему.
Все сотворенное построено так, что общие законы, действующие на всех уровнях и во всех мирах проявляются и в каждой части
157
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
творения, даже самой малой. Например, все существующее делится
на 5 миров или сфирот: Кетэр, Хохма, Бина, Тифэрэт, Малхут. В
свою очередь каждый мир делится на 5 сфирот, и также каждый,
даже самый незначительный объект делится на пять сфирот».
Проиллюстрируем примером из физической картины мира
структуру, подобную изложенной в Каббале, т.е. структуру, определяемую вложением уровней один в другой по принципу
часть/целое. Рассмотрим молекулу как некий структурный аналог
сфироты (или миров в Каббале). Эта сущность определяет свойства вещества, сама же она состоит из других самостоятельных
сущностей (аналог других сфирот) – атомов. Атом состоит из
других сущностей (сфирот) – ядра и электронов. Ядра (аналоги
последующих сфирот) состоят из нуклонов, которые состоят из
кварков.
Аналогичные рассуждения можно провести и относительно
духовной и материальной сущностей сфирот, что представлено в
первом абзаце данного приложения и связывается автором (Яном
Майзельсом) с принципом дополнительности в квантовой механике, согласно которому объекты микромира описываются с двух
точек зрения: волновой и корпускулярной.
Таким образом, мистическое учение Каббала содержит в себе
структурирование мира, подобное научному, так что человек, ум
которого постиг это учение, легко постигнет аналогичные схемы
и в окружающей действительности, а человеку науки подобные
учения могут дать толчок к определенному направлению мышления, а следовательно, и новым идеям.
158
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Приложение № 9
Понятие времени и причинности
в психологии и физике
Мария-Луиза фон Франц. «Прорицание и синхрония. Психология значимого случая», Лекция №1 «Архетип числа».
http://www.humans.ru/humans/54336
http://www.oculus.ru/stst.php?id=119&gl=1
(Мария-Луиза фон Франц – всемирно признанный специалист
в области аналитической психологии, 30 лет совместно проработала с К.Г. Юнгом, сотрудник Института К.Г. Юнга, Цюрих).
«Вопрос о том, насколько правомерно переносить квантовые явления в область человеческого сознания, задавался неоднократно. Знаменитый психолог Карл Густав Юнг и один из создателей квантовой механики Вольфганг Паули посвятили ему совместный труд «Истолкование природы и психическая
субстанция». Взгляд на мир, который пытался сформулировать
Юнг и на котором, главным образом, основано прорицание, выражает собой синхронию. «Синхрония» выражает соответствие между психическими и физическими состояниями или событиями, между которыми отсутствует причинная связь. Поэтому, прежде чем детально разобраться в проблеме
прорицания, вспомним, что говорил Юнг о синхронии. В предисловии к английскому изданию перевода "И Цзин, или Книга Перемен", выполненного Рихардом Вильгельмом, Юнг четко формулирует различие между каузальным и синхронистическим мышлением. Каузальное мышление является, так сказать, линейным.
Существует последовательность событий А, В, C, D, и вы, рассуждая в обратном направлении, желаете понять, почему D появляется вследствие С, почему С появляется вследствие В и почему В – вследствие А, подобно некоторого рода внутренним или
внешним событиям. Человек пытается мысленно представить
взаимосвязанность событий и их причину.
159
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Нам известно, что благодаря исследованиям современных
физиков доказано, что на микрофизическом уровне этот принцип уже не является полностью достоверным. Каузальность
нельзя больше считать абсолютным законом – ее следует рассматривать лишь в качестве тенденции или преобладающей вероятности. Доказано, что каузальность является способом
мышления, позволяющим мысленно охватить некоторую совокупность физических явлений, но не дающим доступа к глубинным основам законов природы. Она лишь очерчивает общие тенденции или возможности. С другой стороны, синхронистическим
мышлением можно назвать "пространственное" мышление (field
thinking), центрованное относительно времени. Об этом хорошо
пишет Р. Вильгельм во введении к "Книге Перемен". Он говорит
об определенном комплексе событий, происходящих в определенный момент времени.
В нашем каузальном мышлении мы проводим четкую границу
между психическими и физическими событиями и только наблюдаем, как физические явления порождают друг друга и оказывают каузальное влияние друг на друга и на психические события.
Вплоть до 19 века в науке господствовало мнение (сохранившееся до настоящего времени в менее развитых дисциплинах), согласно которому физические явления вызываются только физическими причинами, а психологические явления вызываются
только психическими причинами. Например, согласно Фрейду,
справедливо утверждение: "Эта женщина – невропатка, и ее
идиосинкразия вызвана травмой, перенесенной в детстве". Здесь
тот же способ мышления перенесен на психологический уровень.
Теперь возникает вопрос: существует ли взаимосвязь между
этими двумя сферами? Существуют ли психические причины
физических событий и наоборот? Эта проблема относится к
области психосоматической медицины. Взаимодействие между
указанными каузальными последовательностями может быть
доказано. Например, вы читаете письмо, в котором сообщается
о смерти горячо вами любимого человека, вследствие чего у вас
могут наблюдаться физиологические явления, возможна даже
потеря сознания. Эта реакция вызвана не бумагой и чернилами, а
психологическим содержанием сообщения. Существует причин160
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
но-следственное взаимодействие между физическим и психическим, и в настоящее время это исследуется.
Совершенно иным, однако, является синхронистический (т.е.
китайский) способ мышления. Первобытное мышление отличает дифференцирование, в процессе которого никогда не проводится различие между психологическими и физическими фактами, при этом в исследовании вероятности одновременных событий могут учитываться как внутренние, так и внешние факты.
Для синхронистического способа мышления даже важно вести
наблюдение за обеими областями реального, физической и психической, и замечать, что в момент, когда человека посещают те
или иные мысли или сны, – которые можно рассматривать как
психологические события, происходят те или иные внешние физические события, то есть имеет место комплекс физических и
психологических событий. Хотя при каузальном мышлении и возникает проблема времени вследствие необходимости установления временной последовательности (до и после), данная проблема более значима при синхронистическом способе мышления в
связи с наличием ключевого момента – некоторого момента
времени, который является объединяющим, фокусирующей точкой для наблюдения за определенным комплексом событий.
В современной западной науке для объяснения вероятности в
последовательности событий используются алгебраические методы – алгебраические матрицы различных размеров, алгебраические функции и кривые. Китайцы также пользуются математикой для описания своих законов синхронии. Они используют
некоторое подобие математических матриц, не являющихся,
однако, алгебраическими абстракциями. Они используют натуральные числа (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7), поэтому можно утверждать,
что математический аппарат этого китайского способа мышления составляют различные исчисления, которые могут быть
получены из рядов натуральных чисел, а также общие законы,
которые могут быть из них выведены. Числа 3, 4 и 5 используются для представления в математической форме некоторой
совокупности событий.
Научной математической базой синхронистического мышления являются, следовательно, ряды натуральных чисел, что
161
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
можно обнаружить во всех техниках прорицания. Простейшей
формой прорицания является двоичная (чет-нечет). Например,
бросают монету и, когда выпадает "орел" или "решка", принимают решение и выбирают способ действия. "Чет-нечет" – это
принцип, лежащий в основе прорицания. Однако в различных цивилизациях принята различная техника для наилучшего прочтения ситуации в определенный момент времени.
По представлению китайцев, существовало два аспекта
времени: время, лишенное времени, и вечность, с наложенным на
нее циклическим бременем. Мы живем, согласно китайским
представлениям, в циклическом времени, однако под ним располагается вечное время. Используя определение Бергсона, его
можно назвать творческим временем или временем созидания
(une duree creatrice). Обычное китайское время циклично и соответствует определенной схеме, согласно которой были расположены внутренние помещения императорского дворца, настроены музыкальные инструменты, построены танцы, протокол, включая правила поведения мандарина и человека незнатного
происхождения на похоронах отца. Каждая деталь этого цифрового рисунка играла важную роль, поскольку рисунок считался
основным ритмом реальности; поэтому в различных вариациях в
музыке, в протоколе, архитектуре эту схему всегда помещали в
центре.
Основной цифровой порядок вечности называется Хоу-ту и
представляет собой мандалу, а также крест, в середине которого располагается число 5. Посчитав 1, 2, 3, 4, переходим к
центральному числу 5, затем считаем 6, 7, 8, 9 и возвращаемся к
числу 10, которое также располагается в середине. Всегда необходимо осуществлять пересечение и возвращаться к центру.
Фактически это напоминает музыкальное движение танца,
расширение к числу четыре и сжатие к центру – систолическое
и диастолическое движение. Лоу Шу – это мир времени, в котором мы живем, а под ним всегда звучит ритм вечности – Хоуту. Эта идея лежала в основе культурного и научного применения математики в Китае.
Хотелось бы подробнее изложить то, что говорит об этом
знаменитый математик Герман Вейль (Hermann Weyl) в своей
162
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
книге "Философия математики и естественных наук". Нам известно, что до 1930 года большинство математиков страстно
и усердно занимались обсуждением фундаментальных научных
положений. В соответствии с господствовавшей в то время модой они надеялись пересмотреть первосновы всех наук. А знаменитый немецкий математик Давид Гильберт (David Hilbert) создал новую конструкцию всего здания математики и надеялся,
что в нем не будет внутренних противоречий. Там будет несколько аксиом, на основе которых можно построить все разделы математики: топологию, геометрию, алгебру и т. д. Шел
1926 год, и Гильберт имел смелость заявить: "Я полагаю, что
моя теория позволит навсегда прекратить все дискуссии по вопросу о фундаменте математики".
Затем, в 1931 году другой знаменитый математик, Курт
Гедель (Kurt Goedel), рассмотрев некоторые из предложенных
Гильбертом аксиом, доказал, что, исходя из них, можно прийти
к совершенно различным выводам и доказать два противоположных по смыслу положения. Таким образом, он заключил, что
данные аксиомы содержат иррациональный фактор, который
не может быть исключен. В современной математике также не
следует утверждать очевидность некоторых положений: аксиомы должны выдвигаться в качестве предположений, после
чего может выводиться логическое заключение. Однако будет
неверным считать, что гипотеза не может быть оспорена или
поставлена под сомнение.
При выдвижении гипотез математики в настоящее время
обычно утверждают: "это очевидно" или "разумно предположить", и из этого исходят в построениях своих математических моделей. В дальнейшем все построения отсутствуют, но
как раз утверждение "разумно предположить" является сомнительной ключевой фразой. Гедель продемонстрировал это и тем
самым опрокинул все построение. Как ни странно, с тех пор
дискуссии по проблемам научных основ не возобновлялись, по утверждению Вейля, никто не касался этой проблемы; ученые
смущенно почесывали затылки и говорили: "Давайте не будем
обсуждать фундамент науки, разумно предположить, что мы
дальше не продвинемся". Таковой ситуация остается и сегодня».
163
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ЛИТЕРАТУРА
Основная литература
1. Мотылева, Л.С. Концепции современного естествознания
/ Л.С. Мотылева, В.А. Скоробогатов, А.М. Судариков. – СПб.:
Союз, 2002.
2. Горбачев, В.В. Концепции современного естествознания
/ В.В. Горбачев. – "Оникс 21 век", "Мир и образование", 2003.
3. Дубнищева, Т.Я. Концепции современного естествознания
/ Т.Я. Дубнищева. – М.: Academia, 2006. – 608 с.
4. Рузавин, Г.И. Концепции современного естествознания
/ Г.И. Рузавин. – М.: Гардарики, 2005. – 608 с.
5. Найдыш, В.М. Концепции современного естествознания
/ В.М. Найдыш. – М: Альфа, 2006. – 622 с.
6. Концепции современного естествознания / под ред.
А.С. Борщова. – М.: Экзамен, 2006.
7. Концепции современного естествознания / под ред.
В.Н. Лавриненко, В.П. Ратникова. – М., 1997.
8. Аруцев, А.А. Концепции современного естествознания
/ А.А. Аруцев, Б.В. Ермолаев, И.О. Кутателадзе, М.С. Слуцкий
// http://nrc.edu.ru/ est/pos.
9. Сипаров, С.В. Концепции современного естествознания
/ С.В. Сипаров // http://www.philosophy.ru/edu/ref/kse/Siparov .
Дополнительная литература
1. Бавистер, С. Основы НЛП / С. Бавистер, А. Викерс. – М.:
Издат. торг. дом "Гранд", 2005. – 336 с.
2. Бернал, Дж. Наука в истории общества / Дж. Бернал. – М.,
1989.
3. Валянский, С. Другая история науки / С. Валянский,
Д. Калюжный. – М.: Вече, 2002. – 573 с.
4. Васильев, В.Ф. Проблемы рациональности / В.Ф. Васильев.
Ярославль, 2006. – 224 с.
164
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
5. Венцель, Е.С. Теория вероятностей / Е.С. Венцель. – М.:
Высшая школа, 1999. – 576 с.
6. Вильчек, В.М. Алгоритмы истории / В.М. Вильчек. – М.:
Аспент Пресс, 2004. – 219 с.
7. Гейзенберг, В. Физика и философия. Часть и целое
/ В. Гейзенберг. – М., 1989.
8. Глазычев, В.Л. Гемма Коперника / В.Л. Глазычев. – М.:
Советский художник, 1989.
9. Горохов, В.Г. Концепции современного естествознания
/ В.Г. Горохов. – М.: ИНФРА-М, 2003. – 412 с.
10. Грановский, Т.Н. Лекции по истории средневековья
/ Т.Н. Грановский. – М.: Наука, 1987.
11. Гумилев, Л.Н. Древняя Русь и Великая степь / Л.Н. Гумилев. – М., Мысль, 1989.
12. Гуревич, А.Я. Культура и общество средневековой Европы глазами современников / А.Я. Гуревич. – М.: Искусство, 1989.
13. Дорфман, Я.Г. Всемирная история физики / Я.Г. Дорфман. – М., 1979.
14. Зенгер Ф. Ни страха, ни надежды / Ф. Зенгер. – М.: Центрполиграф, 2004.
15. Кагарлицкий, Б. Периферийная империя. Россия и миросистема / Б. Кагарлицкий. – М.: Ультра. Культура, 2003. – 528 с.
16. Кадомцев, Б.Б. Необратимость в квантовой механике
/ Б.Б. Кадомцев // Успехи Физических Наук. – 2003. – Т. 173,
№ 11. – С. 1221–1240.
17. Кант И. Метафизические начала естествознания. "Идея
всеобщей истории во всемирно-гражданском плане" (1784 г.)
/ И. Кант. – М.: Мысль, 1999. – С. 939–955.
18. Капра, Ф. Поворотный пункт (Fritjof Capra "The Turning
Point") / Ф. Капра // http://www.wplus.net/pp/Julia/Capra/CONTENTS.html.
19. Карнап, Р. Философские основания физики / Р. Карнап. –
М., 1971.
20. Кудрявцев, П.С. Курс истории физики / П.С. Кудрявцев. –
М., 1982.
21. Кун, Т. Структура научных революций / Т. Кун. – М.: Ермак, 2003. – 365 с.
165
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
22. Лакатос, И. Методология исследовательских программ
/ И. Лакатос. – М.: Ермак, 2003. – 380 с.
23. Льоцци М. История физики / М. Льоцци. – М.: Мир,
1970. – 464 с.
24. Менский М.Б. Концепция сознания в контексте квантовой
механики / М.Б. Менский. // Успехи Физических Наук. – 2005. –
Т. 175, № 4. – С. 413–435.
25. Ньютон, И. Математические начала натуральной философии / И. Ньютон.; Пер. А.Н. Крылова // Изв. Николаевской морской акад. – Вып. 4 и 5, ч. 2: 1915 – 1916.
26. Ортега-и-Гассет, Х. Восстание масс / Х. Ортега-и-Гассет. – М.: Ермак, 2005. – 269 с.
27. Ортега-и-Гассет, Х. Размышления о технике // Х. Ортегаи-Гассет. // Х. Ортега-и-Гассет. Избранное. – М., 1997.
28. Паршев, А.П. Почему Россия не Америка / А.П. Паршев. – М., Крымский Мост – 9Д, Форум, 2005. – 411 с.
29. Познер, А.Р. Истины и парадоксы / А.Р. Познер. – М.:
Политиздат, 1977. – 256 с.
30. Поппер, К. Логика и рост научного знания / К. Поппер. –
М., 1983.
31. Поппер, К. Предположения и опровержения / К. Поппер. – М.: Аст, Ермак, 2004. – 638 с.
систем
/
32. Рудницкий, Г.М.
Судьба
планетных
Г.М. Рудницкий // http://www. astronet.ru
33. Рузавин, Г.И. Философия науки / Г.И. Рузавин. – М.:
Юнити, 2005. – 400 с.
34. Рюэль, Д. Случайность и хаос / Д. Рюэль // РХД. – М.;
Ижевск, 2001. – 192 с.
35. Сипаров, С.В. Физический мир как функция сознания наблюдателя. Размышления о хаосе / С.В. Сипаров. – СПб, 1997.
36. Скарлато, Г. Занимательная география / Г. Скарлато. –
Киев: Альтерпресс, 1996.
37. Спасский Б.И. История физики. Т. 1, 2 / Б.И. Спасский. –
М.: Высшая школа, 1977.
38. Толстой Л.Н. Война и мир. Т. 3 / Л.Н. Толстой. – М.: Ассоциация "Книга. Просвещение. Милосердие", 1994.
166
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
39. Штепа В. RUТОПИЯ / В. Штепа. – Екатеринбург, Ультра.
Культура, 2004. – 384 с.
40. Уилбер К. Краткая история всего / К. Уилбер. – М.: АСТ,
Астрель, 2006. – 476 с.
41. Фейнман Р. Характер физических законов / Р. Фейнман. –
М.: Наука, 1987.
42. Хейзинга, Й. Осень Средневековья / Хейзинга Й. – М.:
Наука, 1988.
43. Эмпирик, Секст. Соч.: в 2 т. / Секст Эмпирик. – М.: 1976.
44. Юнг, К.Г. Матрица безумия / К.Г. Юнг, М. Фуко // Алгоритм. – М., 2006.
45. Drexler Eric // http://www.foresight.com – Foresight Institute
167
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Учебное издание
Проказников Александр Владимирович
КОНЦЕПЦИИ
СОВРЕМЕННОГО
ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ
Учебное пособие
Редактор, корректор Л.Н. Селиванова
Компьютерная верстка И.Н. Ивановой
Подписано в печать 15.10.2007 г. Формат 60х84/16.
Бумага тип. Усл. печ. л. 9,76. Уч.-изд. л. 7,48.
Тираж 100 экз. Заказ
.
Оригинал-макет подготовлен
в редакционно-издательском отделе ЯрГУ.
Ярославский государственный университет.
150000 Ярославль, ул. Советская, 14.
Отпечатано
ООО «Ремдер» ЛР ИД № 06151 от 26.10.2001.
г. Ярославль, пр. Октября, 94, оф. 37
тел. (4852) 73-35-03, 58-03-48, факс 58-03-49.
168
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
26
Размер файла
1 179 Кб
Теги
526
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа