Наука в современной культуре

Содержание

1. Наука в современной культуре. Цели и задачи науки и ее роль в обеспечении устойчивости человечества

2. Основные рациональные модели реальности и исторические периоды

2.1 Основные исторические периоды

2.1.1 Древнегреческий период

2.1.2 Эллинистический период

2.1.3 Древнеримский период античной натурфилософии

2.1.4 Вклад Арабского мира в развитии естествознания

2.1.5 Естествознание в средневековой Европе

2.1.6 Этап, называемый «научной революции»

3. Структурные уровни организации материи. Макро-, микро- и мега-миры

3.1 Микромир

3.2 Макромир

3.3 Мегамир

4. Современная биология и ее методология

4.1 Хромосомная теория наследственности

4.2 Создание синтетической теории эволюции

4.3 Революция в молекулярной биологии

4.4 Методологические установки современной биологии

5. Актуальные проблемы биоэтики

5.1 Законодательное регулирование эвтаназии

5.2 Трансплантология

5.3 Аборт

5.4 Суррогатное материнство

5.5 Транссексуальная хирургия (операции по изменению пола)

5.6 Клонирование

6. Список литературы



1. Наука в современной культуре. Цели и задачи науки и ее роль в обеспечении устойчивости человечества

В настоящее время наука представляет собой не только средство в решении различных проблем человеческого существования, но и часть культуры, содержащую определенную совокупность знаний об окружающем мире. Как и культура в целом, наука обладает внутренней целостностью и характеризуется комплексно (невозможно изъять отдельные элементы без вреда научному знанию в целом). Комплексность науки всегда связана с ее системностью: в науке существуют несколько условных групп элементов: 1) определенные принципы, аксиоматические, фундаментальные понятия, а также выведенные из них знания; 2) экспериментальная база, математический аппарат, компьютерное обеспечение; 3) полученные результаты и их интерпретации, практические выводы, рекомендации, внедрения в практику. Кроме этих элементов, для получения научных знаний необходима работа людей, осуществляющих научную деятельность. Сама же научная деятельность должна быть востребована: т. е. существует определенный запрос или предпосылки на получение объективной научной информации, техническое решение или теоретическую разработку.

Естественнонаучная и гуманитарная культуры

Определяя место естествознания в современной культуре, необходимо отметить, что современная наука имеет сложную организацию. Все многочисленные дисциплины объединяются как комплексы наук -- естественных, гуманитарных, технических и др.

Естествознанием называют систему научных знаний о природе. К естественным наукам относят, например, физику, химию, биологию, геологию, физиологию, механику, электротехнику и др. Физика -- одна из более развитых и древних наук, определяющая развитие естествознания. Греческое слово fusik в переводе означает «природа», поэтому науку о природе стали называть физикой. Физика знакомит нас с наиболее общими законами природы, управляющими течением процессов в окружающем нас мире и во Вселенной в целом. Расширение круга исследуемых явлений привело к ее разделению; постепенно выделялись новые науки о природе, например, механика, электротехника, термодинамика, статистическая физика и т. д. Химия -- наука, изучающая превращения веществ, сопровождающиеся изменением их состава и (или) строения. Биология -- совокупность наук о живой природе; о многообразии вымерших и ныне населяющих Землю живых существ, их строении и функциях, происхождении, распространении и развитии, связях друг с другом и с неживой природой. Геология -- наука, изучающая специфику планетного вещества Земли. Так к концу XIX в. сложилась совокупность наук о природе -- современное естествознание.

Наиболее тесно к естественным наукам всегда примыкали гуманитарные науки, которые занимались исследованием явлений духовной жизни общества. Гуманитарными (от лат. humanitas -- человеческая образованность) науками называются системы знаний, предметом которых выступают духовные ценности общества. К ним относятся, например, общественные науки: философия, право, история, политэкономия, филология и т. д. Науки, относящиеся к естественным и гуманитарным группам, равноправны между собой, так как каждая решает свои задачи. Обе группы наук имеют как сходные черты, так и отличия в используемых методах, объектах. Различия в объектах исследований естественных и гуманитарных наук долгое время приводили к отрицанию значения тех или иных методов естествознания для гуманитарных культур. Однако в последние годы ученые-гуманитарии стали применять в своих исследованиях методы естествознания. Противостояние сменяется взаимопониманием и взаимоиспользованием методов культур.

Специфика естественнонаучной культуры состоит в том, что знания о природе постоянно совершенствуются, отличаются высокой степенью объективности, представляет собой наиболее достоверный слой массива человеческого знания, имеющего большое значение для существования человека и общества. Кроме того, это глубоко специализированные знания. Значение гуманитарной культуры состоит в том, что знание о системе ценностных зависимостей в обществе активизируется исходя из принадлежности индивида к определенной социальной группе. Проблема истинности решается с учетом знаний об объекте и оценки полезности этого знания познающим или потребляющим субъектом. Взаимосвязь естественнонаучной и гуманитарной культур заключается в следующем:

они имеют единые корни, выраженные в потребностях, интересах человека и человечества в создании оптимальных условий для саморазвития и совершенствования;

происходит информационный обмен современными технологиями: использование математического аппарата, компьютерных технологий в искусстве; в свою очередь, гуманитарная культура влияет на определение приоритетов в развитии естественнонаучных знаний, формирует теорию познания (философия);

взаимообусловливают друг друга в своем развитии;

представляют собой разные части разветвленного научного знания;

выражают единство познания человеком природы и общества.

В истории развития познания окружающей действительности человеком важнейшее место среди других способов принадлежит науке. Несмотря на довольно продолжительный период (4-10 тыс. лет, особенно последние 300 лет) становления научных знаний, до сих пор отсутствует единое четко определенное место науки в жизни людей. Это объясняется тем, что кроме науки в состав духовной культуры человечества входят искусство, религия, идеология, мораль и т. д., которые также дают человеку определенные знания. Эти знания в некоторые исторические промежутки времени оказывались достаточными в духовном плане как для отдельных индивидуумов, так и для общества в целом. В период зарождения науки она не могла сразу претендовать на исключительную роль в жизни всего общества. Кроме того, научные знания в древнем мире (например, 3000 лет назад) были сосредоточены в руках правящей верхушки (или, по крайней мере, господствующего сословия).

Согласно современным представлениям о природе научного знания можно отметить, что появление собственно науки происходило в Древней Греции в VII-VI вв. до нашей эры. Среди наиболее известных греческих ученых того времени можно выделить Фалеса Милетского, Архимеда, Пифагора Самосского, Евклида, Евдокса Книдского, Гиппократа, Аристотеля.

Непосредственно со структурой научного знания связываются его функции: 1) описательная (выявление существенных свойств и отношений действительности); 2) систематизирующая (определяет четкий порядок в классификации изучаемых явлений и процессов); 3) объяснительная (научно обоснованное изложение сущности изучаемого явления, объекта или процесса); 4) производственно-практическая (возможность внедрения полученных результатов в практику, а также получения экономического эффекта); 5) прогностическая (предсказание новых открытий в рамках существующих теорий, а также рекомендации на будущее); 6) мировоззренческая (влияние полученных наукой знаний на духовную культуру общества). полученных наукой знаний на духовную культуру общества).



2. Основные рациональные модели реальности и исторические периоды

2.1 Основные исторические периоды

Самыми древними науками можно считать астрономию, геометрию и медицину, созданные жрецами Египта и Междуречья. Большие успехи в данных направлениях были достигнуты также в Древнем Китае и Древней Индии. Следует отметить определенные взаимосвязи, существовавшие между этими регионами Древнего Востока. Астрономия и медицина не представляли собой в те времена отдельных наук, а были прочно вплетены в ткань философско-религиозной мысли. Математика начала развиваться для нужд астрономии, но именно математика, по мнению ряда ученых, является единственной наукой, сформировавшейся в Древнем Мире.

Формирование наук осуществлялось очень медленно. «Принято считать, что к середине XVIII в. сформировались только четыре науки: механика, физика, математика и астрономия. Великие системы биологии, как и первые основные законы химии, пришлись на конец XVIII -- начало XIX в., основные идеи геологии находились в то время в стадии формирования».

2.1.1 Древнегреческий период

Естественнонаучные знания Древнего Востока проникли в Древнюю Грецию в VI в. до н.э. и обрели статус науки как определенной системы знаний. Эта наука называлась натурфилософией (от лат. natura -- природа). Натурфилософы были одновременно и философами, и учеными. Они воспринимали природу во всей ее полноте и были исследователями в различных областях знания. Эта стадия развития науки характеризуется концептуальным хаосом, проявлением которого и стала конкуренция различных воззрений на природу. Во всех трудах древнегреческих ученых естественнонаучные идеи тонко вплетены в философскую нить их мысли.

В VI в. до н.э. в древнегреческом городе Милете возникла первая научная школа, известная прежде всего не своими достижениями, а своими исканиями. Основной проблемой этой школы была проблема первоначала всех вещей: из чего состоят все вещи и окружающий мир? Предлагались разные варианты того, что считать первоосновой всех вещей: огонь (Гераклит), вода (Фалес), воздух (Анак-симен), апейрон (Анаксимандр). Следует особо подчеркнуть, что эти первоосновы не сводились просто к огню, воздуху или воде. Например, Фалес понимал под «водой» текучую субстанцию, охватывающую все существующее в природе. Обычная вода входит в это обобщенное понятие как один из элементов.

Другое научное сообщество рассматриваемого периода, пифагорейцы, в качестве первоначала мира -- взамен воды, воздуха или огня -- ввели понятие числа. Они также отмечали связь между законами музыки и числами. Согласно их учению, «элементы чисел должны быть элементами вещей». Пифагор (582--500 гг. до н.э.) был не только известным математиком и астрономом, но и духовным лидером своих учеников и многих ученых того времени. Пифагорейцы проповедовали тип жизни в поисках истины, научное познание, которое, как они считали, и есть высшее очищение - очищение души от тела. Следует отметить, что пифагорейские числа не соответствуют современным абстрактным представлениям о них. Пифагорейское число тянуло за собой длинный «шлейф» физических, геометрических и даже мистических понятий.

Исследование первоосновы вещей вслед за учеными милетской школы были продолжены Демокритом (ок. 460-370 гг. до н.э.) и его учителем Левкиппом, которые ввели понятие атома. Новое учение, атомистика, утверждало, что все в мире состоит из атомов -- неделимых, неизменных, неразрушимых, движущихся, невозникающих, вечных, мельчайших частиц. Учение об атоме явилось гениальной догадкой, которая намного опередила свое время и служила источником вдохновения для многих его последователей.

Самой яркой фигурой античной науки того периода был величайший ученый и философ Аристотель (384-322 гг. до н.э.), авторитет которого был незыблемым более полутора тысяч лет. Аристотель в совершенстве освоил учение своего учителя Платона, но не повторил его путь, а пошел дальше, выбрав свое собственное направление в научном поиске. Если для Платона было характерно состояние вечного поиска без конкретной окончательной позиции, то научный дух Аристотеля вел его к синтезу и систематизации, к постановке проблем и дифференциации методов. Он наметил магистральные пути развития метафизики, физики, психологии, логики, а также этики, эстетики, политики.

Сочинения Аристотеля разнообразны по тематике, многочисленны по объему и значительны по влиянию, которое они оказали на дальнейшее развитие различных наук. Среди его естественно-научных работ следует выделить прежде всего «Категории», «Об истолковании», «Физика», «О небе», «Метеорологика», «Метафизика», «История животных», «О частях животных», «О передвижении животных», трактаты по логике. Во многих из этих книг Аристотель продемонстрировал всесторонние и глубокие по тому времени знания.

Аристотель разделял все науки на три больших раздела: науки теоретические и практические, которые добывают знания ради достижения морального совершенствования, а также науки продуктивные, цель которых -- производство определенных объектов. Формальная логика, созданная Аристотелем, просуществовала в предложенной им форме вплоть до конца XIX в.

Зарождение медицины как самостоятельного научного знания связано с именем Гиппократа (460--370 гг. до н.э.), который придал ей статус науки и создал эффективно действующий метод, преемственно связанный с ионийской философией природы. За этим методом стояли усилия древних философов дать естественное объяснение каждому явлению, найти его причину и цепочку следствий, веру в возможность понять все тайны мира. Медицинские труды Гиппократа многочисленны и разнообразны. Основной его тезис: медицина должна развиваться на основе точного метода, систематического и организованного описания различных заболеваний.

2.1.2 Эллинистический период

Первой из эллинистических школ была школа Эпикура (341--270 гг. до н.э.). Эпикур делил философию на три части: логику, физику и этику. Эпикурейская физика -- это целостный взгляд на реальность. Эпикур развил идеи атомистики, заложенные Левкиппом и Демокритом. В его школе было показано, что атомы различаются весом и формой, а их разнообразие не бесконечно. Для объяснения причины движения атомов Эпикур ввел понятие первоначального толчка (первотолчка).

С 332 г. до н.э. началось сооружение города Александрии, который стал основным научным центром эллинистической эпохи, центром притяжения ученых всего средиземноморского региона.

В Александрии был создан знаменитый Музей, где были собраны необходимые инструменты для научных исследований: биологических, медицинских, астрономических. К Музею была присоединена Библиотека, которая вмещала в себя всю греческую литературу, литературу Египта и многих других стран. Объем этой Библиотеки достигал 11,7 тыс. книг, в ней нашла отражение культура всего античного мира.

В первой половине III в. до н.э. в Музее велись серьезные медицинские исследования. Герофил и Эрасистрат продвинули анатомию и физиологию, оперируя при помощи скальпеля. Герофилу медицина обязана многими открытиями. Например, он доказал, что центральным органом живого организма является мозг, а не сердце, как думали ранее. Он изучил разновидности пульса и его диагностическое значение.

В эллинистический период начали составляться труды, объединявшие все знания в какой-либо области. Так, например, одному из крупнейших математиков того периода Евклиду принадлежит знаменитый труд «Начала», где собраны воедино все достижения математической мысли. Опираясь на аристотелевскую логику, он создал метод аксиом, на основе которого построил все здание геометрии. По сути аксиомы есть фундаментальные утверждения интуитивного характера. Часто в виде аргументации Евклид использовал метод «приведения к абсурду».

Выдающимся ученым эллинистического периода был математик-теоретик Архимед (287--212 гг. до н.э.). Он был автором многих остроумных инженерных изобретений. Его баллистические орудия и зажигательные стекла использовались при обороне Сиракуз. Среди множества работ особое значение имеют следующие: «О сфере и цилиндре», «Об измерении круга», «О спиралях», «О квадратуре параболы», «О равновесии плоскости», «О плавающих телах». Архимед заложил основы статики и гидростатики.

Систематизатором географических знаний был друг Архимеда Эрастофен. Исторической заслугой Эрастофена явилось применение математики к географии для составления первой карты с меридианами и параллелями.

Следует отметить, что в рассматриваемый период завершили свое формирование основополагающие элементы наиболее древних наук -- математики (прежде всего геометрии), астрономии и медицины. Кроме того, началось формирование отдельных естественных наук, методами которых могут считаться наблюдение и измерение. Все эти науки создавались жрецами Египта, волхвами и магами Междуречья, мудрецами Древней Индии и Древнего Китая. Натурфилософы Древней Греции были теснейшим образом связаны с этими жрецами, а многие являлись их непосредственными учениками. Все науки того времени были тесно вплетены в философско-религиозную мысль и по существу считались знанием элиты (религиозной или философской) древнего общества.



2.1.3 Древнеримский период античной натурфилософии

В 30-х гг. до н.э. новым научным центром становится Рим со своими интересами и своим духовным климатом, ориентированным на практичность и результативность. Закончился период расцвета великой эллинистической науки. Новая эпоха может быть представлена работами Птолемея в астрономии и Галена в медицине.

Птолемей жил, возможно, в 100-170 гг. н.э. Особое место среди его работ занимает «Великое построение» (в арабском переводе -- «Альмагест»), которая является итогом всех астрономических знаний того времени. Эта работа посвящена математическому описанию картины мира (полученной от Аристотеля), в которой Солнце, Луна и 5 планет, известных к тому времени, вращаются вокруг Земли. Из всех наук Птолемей отдает предпочтение математике ввиду ее строгости и доказательности. Мастерское владение математическими расчетами в области астрономии совмещалось у Птолемея с убеждением, что звезды влияют на жизнь человека. Геоцентрическая картина мира, обоснованная им математически, служила основой мировоззрения ученых вплоть до опубликования труда Н.Коперника «Об обращении небесных сфер».

Наука античного мира обязана Галену (130-200 гг.?) систематизацией знания в области медицины. Он обобщил анатомические исследования, полученные медиками александрийского Музея; осмыслил элементы зоологии и биологии, воспринятые от Аристотеля; теорию элементов, качеств и жидкостей системы Гиппократа. К этому можно добавить его телеологическую концепцию.

2.1.4 Вклад Арабского мира в развитии естествознания

В эпоху Средних веков возросло влияние церкви на все сферы жизни общества. Европейская наука переживала кризис вплоть до XII-XIII вв. В это время эстафету движения научной мысли Древнего Мира и античности перехватил Арабский мир, сохранив для человечества выдающиеся труды ученых тех времен. Ф. Шиллер писал, что арабы как губка впитали в себя мудрость античности, а затем передали его Европе, перешедшей из эпохи варварства в эпоху Возрождения.

Ислам, объединив всех арабов, позволил им потом в течение двух-трех поколений создать огромную империю, в которую помимо Аравийского полуострова вошли многие страны Ближнего Востока, Средней Азии, Северной Африки, половина Пиренейского полуострова. Развитие исламской государственности в VIII--XII вв. оказало благотворное влияние на общемировую культуру. К Х в. сформировались наиболее крупные культурные центры Арабского мира: Багдад и Кордова. В этих городах было много общественных библиотек, книжных магазинов, существовала мода и на личные библиотеки.

Арабский мир дал человечеству много выдающихся ученых и организаторов науки. Так, например, Мухаммед, прозванный аль-Хорезми (первая половина IX в.) был выдающимся астрономом и одним из создателей алгебры; Бируни (973-1048) -- выдающийся астроном, историк, географ, минералог; Омар Хайям (1201-- 1274) -- философ и ученый, более известный как поэт; Улугбек (XV в.) -- великий астроном и организатор науки, один из наследников Тимура, а также Джемшид, Али Кушчи и многие другие ученые.

Аль-Хорезми значительно улучшил таблицы движения планет и усовершенствовал астролябию -- прибор для определения положения небесных светил. Бируни со всей решительностью утверждал, что Земля имеет шарообразную форму, и значительно уточнил длину ее окружности. Он также допускал вращение Земли вокруг Солнца. Омар Хайям утверждал, что Вселенная существует вечно, а Земля и другие небесные тела движутся в бесконечном пространстве.



2.1.5 Естествознание в средневековой Европе

В то же самое время в Европе читали, главным образом, Библию, предавались рыцарским турнирам, войнам, походам. Была распространена куртуазная литература, посвященная прекрасным дамам и рыцарской любви. Только единицы имели склонность к философии и серьезной литературе времен античности.

Однако естествознание развивалось и в средневековой Европе, причем его развитие шло по самым разным путям. Особо необходимо упомянуть поиски алхимиков и влияние университетов, которые были чисто европейским порождением. Огромное число открытий в алхимии было сделано косвенно. Недостижимая цель (философский камень, человеческое бессмертие) требовала конкретных шагов, и, благодаря глубоким знаниям и скрупулезности в исследованиях, алхимики открыли новые законы, вещества, химические элементы.

С XIII в. в Европе начинают появляться университеты. Самыми первыми были университеты в Болонье и Париже. Благодаря университетам возникло сословие ученых и преподавателей христианской религии, которое можно считать фундаментом сословия интеллектуалов.

2.1.6 Этап, называемый «научной революции»

Периодом «научной революции» иногда называют время между 1543 и 1687 гг.

Первая дата соответствует публикации Н. Коперником работы «Об обращениях небесных сфер»; вторая -- И. Ньютоном «Математические начала натуральной философии».

Все началось с астрономической революции Коперника, Тихо Браге, Кеплера, Галилея, которая разрушила космологию Аристотеля -- Птолемея, просуществовавшую около полутора тысяч лет.

- Коперник поместил в центр мира не Землю, а Солнце;

- Тихо Браге -- идейный противник Коперника -- движущей силой, приводящей планеты в движение, считал магнетическую силу Солнца, идею материального круга (сферы) заменил современной идеей орбиты, ввел в практику наблюдение планет во время их движения по небу;

- Кеплер, ученик Браге, осуществил наиболее полную обработку результатов наблюдений своего учителя: вместо круговых орбит ввел эллиптические он количественно описал характер движения планет по этим орбитам;

- Галилей показал ошибочность различения физики земной и физики небесной, доказывая, что Луна имеет ту же природу, что и Земля, и формируя принцип инерции. Обосновал автономию научного мышления и две новые отрасли науки: статику и динамику. Он «подвел фундамент» под выдающиеся обобщения Ньютона, которые мы рассмотрим далее.

- Данный ряд ученых завершает Ньютон, который в своей теории гравитации объединил физику Галилея и физику Кеплера.

В течение этого периода изменился не только образ мира. Изменились и представления о человеке, о науке, об ученом, о научном поиске и научных институтах, об отношениях между наукой и обществом, между наукой и философией, между научным знанием и религиозной верой. Выделим во всем этом следующие основные моменты.

1. Земля, по Копернику, -- не центр Вселенной, созданной Богом, а небесное тело, как и другие. Но если Земля -- обычное небесное тело, то не может ли быть так, что люди обитают и на других планетах?

2. Наука становится не привилегией отдельного мага или просвещенного астролога, не комментарием к мыслям авторитета (Аристотеля), который все сказал. Теперь наука -- исследование и раскрытие мира природы, ее основу теперь составляет эксперимент. Появилась необходимость в специальном строгом языке.

3. Наиболее характерная черта возникшей науки -- ее метод. Он допускает общественный контроль, и именно поэтому наука становится социальной.

4. Начиная с Галилея наука намерена исследовать не что, а как, не субстанцию, а функцию.

Научная революция порождает современного ученого-экспериментатора, сила которого -- в эксперименте, становящемся все более и более точным, строгим благодаря новым измерительным приборам. Новое знание опирается на союз теории и практики, который часто получает развитие в кооперации ученых, с одной стороны, и техников и мастеров высшего разряда (инженеров, художников, гидравликов, архитекторов и т.д.) -- с другой.

Возникновение нового метода исследования - научного эксперимента оказало огромное влияние на дальнейшее развитие науки.



3. Структурные уровни организации материи. Макро-, микро- и мега-миры

Материя - это множество всех существующих в мире объектов и систем, субстрат любых свойств, связей, отношений и форм движения. Материя - это все то, что прямо или косвенно действует на органы чувств человека и другие объекты.

В современном естествознании множество материальных систем принято условно делить на микромир, макромир и мегамир.

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

Макромир - мир устойчивых форм и соразмерных человеку величин, а также кристаллические комплексы молекул, организмы, сообщества организмов; мир макрообъектов. Пространственные величины выражаются в миллиметрах, сантиметрах и километрах, а время - в секундах, минутах, часах, годах.

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

3.1 Микромир

Строение материи интересовало естествоиспытателей еще с античных времен. В древней Греции обсуждались 2 противоположные гипотезы строения материальных тел. Одну из них предложил древнегреческий мыслитель Аристотель. Она заключается в том, что вещество делится на более мелкие частицы, и нет предела его делимости. По существу, это гипотеза означает непрерывность вещества.

Другая гипотеза выдвинута Левкиппом (V в. до н.э.), которая была развита его учеником Демокритом. В ней предполагалось, что вещество состоит из мельчайших частиц - атомов. Это и есть концепция атомизма - концепция дискретного квантового строения материи. По Демокриту, в природе существуют только атомы и пустота. Атомы - неделимые, вечные, неразрушимые элементы материи.

Впоследствии в XVIII в. эта гипотеза была возрождена химиком Дж. Дальтоном, который принял атомный вес водорода за единицу и сопоставил с ним атомные веса других газов. Благодаря трудам Дальтона стали изучаться физико-химические свойства атома. В этом же веке М.В.Ломоносов ввел понятие молекулы как наименьшей частицы вещества, а экспериментально существование молекулы доказал Жан Перрен, изучавший броуновское движение.

В 19 веке знаменитый русский ученый Д.Менделеев построил систему химических элементов, основанную на их атомном весе. В физику представления об атомах как о последних неделимых структурных элементах материи пришли из химии.

В 1895г. Дж. Томсон открыл электрон - отрицательно заряженную частицу. Поскольку электроны имеют отрицательный заряд, а атом в целом электрически нейтрален, то было сделано предположение о существовании, помимо электрона, и положительно заряженной частицы.

Позднее были выявлены специфические качества микрообъектов: наличие у них как корпускулярных (частицы), так и волновых свойств. Поэтому, т.к. все элементарные частицы обладают корпускулярно-волновым дуализмом, в микромире не существует принципиального отличия между полем и веществом.

В первой половине 20 в. были открыты фотон, протон, нейтрон, позднее - нейтрино, мезоны и другие частицы. Основные характеристики элементарных частиц: масса, заряд, среднее время жизни, квантовые числа.

В 1913г. датский физик Н. Бор применил принцип квантования при решении вопроса о строении атома и характеристике атомных спектров.

В результате развития квантовой механики выяснилось, что процессы в атоме нельзя наглядно представить в виде механических моделей как в макромире. Поэтому, при объяснении процессов в микромире стали использоваться принципы квантовой механики и квантовой статистики.

В настоящее время принято считать, что не только вещество, но и другие виды материи - физическое поле и физический вакуум - имеют дискретную структуру.

3.2 Макромир

В истории изучения природы можно выделить два этапа: донаучный и научный. Донаучный (натурфилософский), охватывает период от античности до становления экспериментального естествознания в XVI-XVII вв. Наблюдаемые природные явления объяснялись на основе умозрительных философских принципов. Наиболее значимой для последующего развития естественных наук была концепция дискретного строения материи - атомизма.

Научный этап изучения природы начинается со становления классической механики. Поскольку современные научные представления о структурных уровнях организации материи были выработаны в ходе критического переосмысления представлений классической науки, применимых только к объектам макроуровня, то начинать нужно с концепций классической физики.

Формирование научных взглядов о строении материи относится к XVI в., когда Галилеем были заложены основы первой в истории науки физической картины мира - механической. Он открыл закон инерции, и разработал методологию научно-теоретического способа описания природы, суть которого заключалась в том, что выделялись только некоторые физические и геометрические характеристики, становившиеся предметом научного исследования.

Позднее англичанин И. Ньютон, опираясь на труды Галилея, разработал строгую научную теорию механики, описывающую и движение небесных тел, и движение земных объектов одними и теми же законами.

Итогом ньютоновской картины мира явился образ Вселенной как гигантского и полностью детерминированного механизма, где события и процессы являют собой цепь взаимозависимых причин и следствий.

Вслед за ньютоновской механикой были созданы гидродинамика, теория упругости, молекулярно-кинетическая теория и ряд других теорий, в русле которых физика достигла огромных успехов.

Эксперименты английского естествоиспытателя М.Фарадея и теоретические работы английского физика Дж. Максвелла окончательно разрушили представления ньютоновской физики о дискретном веществе как единственном виде материи и положили начало электромагнитной картине мира.

Явление электромагнетизма открыл датский естествоиспытатель X.К. Эрстед, который впервые заметил магнитное действие электрических токов. Продолжая исследования в этом направлении, М. Фарадей обнаружил, что временное изменение в магнитных полях создает электрический ток.

В итоге Фарадей пришел к выводу, что учение об электричестве и оптика взаимосвязаны и образуют единую область. Максвелл «перевел» модель силовых линий Фарадея в математическую формулу. Понятие «поле сил» первоначально складывалось как вспомогательное математическое понятие. Максвелл придал ему физический смысл и стал рассматривать поле как самостоятельную физическую реальность: «Электромагнитное поле - это та часть пространства, которая содержит в себе и окружает тела, находящиеся в электрическом или магнитном состоянии».

Исходя из своих исследований, Максвелл смог заключить, что световые волны представляют собой электромагнитные волны.

После экспериментов Г. Герца в физике окончательно утвердилось понятие поля не в качестве вспомогательной математической конструкции, а как объективно существующей физической реальности.

Итак, к концу XIX в. физика пришла к выводу, что материя существует в двух видах: дискретного вещества и непрерывного поля. Стоит отметить, что в макромире поле противоположно по своим свойствам веществу.

Таким образом, если микромир описывается законами квантовой механики и статистики, то изучение материальных объектов макросистем основано на законах и теориях классической механики Ньютона, термодинамики статической физики, классической электродинамике Максвелла.

3.3 Мегамир

Мегамир или космос, современная наука рассматривает как взаимодействующую и развивающуюся систему всех небесных тел. Все существующие галактики входят в систему самого высокого порядка - Метагалактику. Размеры Метагалактики очень велики: радиус космологического горизонта составляет 15 - 20 млрд. световых лет.

Понятия «Вселенная» и «Метагалактика» очень близки. Понятие «Вселенная» обозначает весь существующий материальный мир; понятие «Метагалактика» - тот же мир, но с точки зрения его структуры - упорядоченная система галактик. Строение и эволюция Вселенной изучаются космологией.

В классической науке существовала теория стационарного состояния Вселенной, согласно которой Вселенная всегда была почти такой же, как сейчас. Современные же космологические модели основываются на общей теории относительности А. Эйнштейна. Уравнение тяготения Эйнштейна имеет много решений, чем и обусловлено наличие множества космологических моделей Вселенной.

Первая модель была разработана самим Эйнштейном в 1917г. В соответствии с ней мировое пространство однородно и изотропно, материя в среднем распределена равномерно, гравитационное притяжение масс компенсируется универсальным космологическим отталкиванием. Время существования Вселенной бесконечно, т.е. не имеет ни начала, ни конца, а пространство безгранично, но конечно.

В 1922г. русский математик А. Фридман получил решение уравнения Эйнштейна, описывающее Вселенную с «расширяющимся» пространством, а в 1927г. бельгийский ученый Ж.Леметр связал «расширение» пространства с данными астрономических наблюдений. Он ввел понятие начала Вселенной как сингулярности (сверхплотного состояния) и рождения Вселенной как результат Большого взрыва.

Ретроспективные расчеты определяют возраст Вселенной в 13-20 млрд. лет. Русский ученый Г. Гамов предположил, что температура вещества была велика и падала с расширением Вселенной. Его расчеты показали, что Вселенная в своей эволюции проходит определенные этапы, в ходе которых происходит образование химических элементов и структур. В современной космологии для наглядности начальную стадию эволюции Вселенной делят на «эры» :

Эра адронов (тяжелые частицы, вступающие в сильные взаимодействия);

Эра лептонов (легкие частицы; электромагнитные взаимодействия);

Фотонная эра. Продолжительность - 1 млн. лет. Основная доля массы - энергии Вселенной - приходится на фотоны.

Звездная эра. Наступает через 1 млн. лет после зарождения Вселенной. В звездную эру начинается процесс образования протозвезд и протогалактик.

В современной космологии весьма популярна еще одна модель Вселенной - инфляционная модель. В этой модели описывается эволюция Вселенной, начиная с момента 10-45с после начала расширения. Сторонники инфляционной модели видят соответствие между этапами космической эволюции и этапами сотворения мира, описанными в Библии. В соответствии с инфляционной гипотезой космическая эволюция в ранней Вселенной проходит следующие этапы:

Стадия инфляции: в результате квантового скачка Вселенная перешла в состояние возбужденного вакуума и в отсутствие в ней вещества и излучения интенсивно расширялась по экспоненциальному закону. В этот период создавалось само пространство и время.

Переход от инфляционной стадии к фотонной: состояние вакуума распалось, рождение тяжелых частиц и античастиц, которые дали мощную вспышку излучения (света), осветившего космос.

Этап отделения вещества от излучения: оставшееся после аннигиляции вещество стало прозрачным для излучения.

Дальше развитие Вселенной шло в направлении от максимально простого состояния к созданию все более сложных структур - атомов, галактик, звезд, планет, синтезу тяжелых элементов в недрах звезд, в том числе и необходимых для создания жизни, возникновению жизни и как венца творения - человека.

Метагалактика представляет собой совокупность галактик, а ее структура определяется их распределением в пространстве, заполненном сильно разреженным межгалактическим газом и пронизываемом межгалактическими лучами.

Галактика - гигантская система, состоящая из скоплений звезд и туманностей, образующих в пространстве достаточно сложную конфигурацию. По форме галактики условно распределяются на три типа: эллиптические, спиральные, неправильные.

Эллиптические галактики обладают пространственной формой эллипсоида с разной степенью сжатия. В них распределение звезд равномерно убывает от центра.

Спиральные галактики представлены в форме спирали. Это самый многочисленный вид галактик, к которому относится и наша Галактика - Млечный Путь.

Неправильные галактики не обладают выраженной формой, в них нет центрального ядра.

В ядре галактики сосредоточенны самые старые звезды, возраст которых приближается к возрасту галактики.

Звезды не существуют изолированно, а образуют системы. Простейшие звездные системы - кратные системы, состоящие из двух, трех, четырех, пяти и более звезд, и обращающихся вокруг общего центра тяжести.

В настоящее время в области фундаментальной теоретической физики разрабатываются концепции, согласно которым объективно существующий мир не исчерпывается материальным миром, воспринимаемым нашими органами чувств или физическими приборами. Авторы данных концепций пришли к следующему выводу: наряду с материальным миром существует реальность высшего порядка, обладающая принципиально иной природой по сравнению с реальностью материального мира.



4. Современная биология и ее методология

4.1 Хромосомная теория наследственности

Вступление в ХХ в. ознаменовалось в биологии бурным развитием генетики.

Начало ХХ в. принято считать началом экспериментальной генетики, определившей интенсивное накопление множества новых эмпирических данных о наследственности и изменчивости. К такого рода данным можно отнести следующие открытия: открытие дискретного характера наследственности; обоснование представления о гене и хромосомах как носителях генов; представление о линейном расположении генов; доказательство существования мутаций и возможность их искусственно вызывать; установление принципа чистоты гамет, законов доминирования, расщепления и сцепления признаков; разработка методов гибридологического анализа, чистых линий и инцухта, кроссинговера (нарушение сцепления генов в результате обмена участками между хромосомами) и др. Важно и то, что все эти и другие открытия были экспериментально подтвержденными, строго обоснованными.

В первой четверти ХХ в. интенсивно развивались и теоретические аспекты генетики. Особенно большую роль сыграла хромосомная теория наследственности, разработанная в 1910 - 1915 гг. в трудах Т. Моргана, А. Стертеванта, К. Бриджеса, Г. Дж. Меллера.

4.2 Создание синтетической теории эволюции

В основе этой теории лежит представление о том, что элементарной "клеточкой" эволюции является не организм и не вид, а популяция. Именно популяция выступает той реальной целостной системой взаимосвязи организмов, которая обладает всеми условиями для саморазвития, прежде всего способностью наследственного изменения в смене биологических поколений. Элементарной единицей наследственности выступает ген (участок молекулы ДНК, отвечающий за развитие определенных признаков организма). Наследственное изменение популяции в каком-либо определенном направлению осуществляется под воздействием ряда эволюционных факторов (т.е. таких факторов, которые изменяют генотипический состав популяции) - мутационный процесс (поставляющий элементарный эволюционный материал), популяционные волны (колебания численности популяции в ту или иную сторону от средней численности, входящих в нее особей), изоляция (закрепляющая различия в наборе генотипов и способствующая делению исходной популяции на несколько самостоятельных), естественный отбор как "процесс, определяющий вероятность достижения определенными индивидами репродукционного возраста" (имеющий разные формы - по относительной жизнеспособности, по фенотипическому признаку, стабилизирующий отбор, дизруптивный отбор, ведущий отбор и др.). Естественный отбор является ведущим эволюционным фактором, направляющим эволюционный процесс.

Формирование синтетической теории эволюции ознаменовало собой переход к популяционному стилю мышления, который пришел на смену организмоцентрическому.

Создание синтетической теории эволюции на основе популяционной генетики ознаменовало собой начало преодоления противопоставления исторического и структурно-инвариантного "срезов" в исследовании живого. Найдя принципиальную основу для объединения генетики и теории эволюции, идей организации и истории органического мира, синтетическая теория эволюции тем самым кладет начало качественно новому этапу в развитии биологии - переходу к созданию единой системы биологического знания, воспроизводящей законы и развития и функционирования органического мира как целого, начало всеобъемлющего синтеза эволюционной биологии и наук, изучающих структурно-инвариантный аспект живого. Такой синтез нацеливает па изучение жизни как единого целостного многоуровневого процесса, выявление того, как сущность живого проявляет себя в его конкретных органических формах и уровнях.

4.3 Революция в молекулярной биологии

Во второй половине 40-x годов в биологии произошло важное событие - осуществлен переход от белковой к нуклеиновой трактовке природы гена. Предпосылки новых открытий в области биохимии складывались раньше, в первые три десятилетия XX в., в частности, в школе П. Левина (США). В 1936 г. в СССР А. Н. Белозерский получил из растения тимонуклеиновую кислоту, которая до тех пор выделялась лишь в животных организмах, показав тем самым тождество животных и растительных миров и на молекулярном уровне. Важные идеи, имевшие характер далеко идущих научных прогнозов, открывавшие новые широкие ориентиры познания, намного опередившие свое время, были выдвинуты Н. К. Кольцовым (1872 - 1940). Так, еще в 1927 г. он высказал мысль о том, что при размножении клеток осуществляется матричная ауторепродукция материнских молекул. Правда,. Н. К. Кольцов считал, что эти процессы осуществляются на белковой основе, ведь в то время генетические свойства ДНК его не были известны. Именно незнание наследственных свойств ДНК определяло то обстоятельство, что до середины 40-х годов биохимия развивалась относительно независимо от генетики. Скачок в направлении их тесного взаимодействия произошел тогда, когда биология перешла от белковой к нуклеиновой трактовке природы гена. (В начале 40-х годов впервые и появляется термин "молекулярная биология".)

В 1944 г. О. Эвери, К. Мак-Леод и М. Мак-Карти определили, что носителем свойства наследственности является ДНК. С этого времени и начался бурный, неудержимый, лавинообразный рост молекулярной биологии. Последовавшие в 1949 - 1951 гг. исследования Э. Чаргаффа, сформулировавшего знаменитые правила, объясняющие структуры ДНК (об эквивалентном соотношении пуриновых и пиримидиновых остатков в структуре ДНК, равенства аденина и тимина, гуанина и цитозина и др.), а также рентгенографические исследования ДНК, проведенные М. Уилкином и Р. Франклином, подготовили почву для расшифровки Дж. Уотсоном и Ф. Криком в 1953 г. структуры ДНК (двойную спиралевидность этой молекулы и ее способность к разделению на две половины). Молекула ДНК состоит из двух комплементарных полинуклеотидных цепей, каждая из которых выступает в качестве матрицы для синтеза новых аналогичных цепей. Именно поэтому в хромосомах клеток молекула ДНК способна к ауторепродукции. Свойство самоудвоения ДНК и обеспечивает явление наследственности. Расшифровка структуры ДНК была великой революцией в молекулярной биологии. Это открытие явилось ключом к пониманию того, что происходит в гене при передаче наследственных признаков.

4.4 Методологические установки современной биологии

Представление о том, что "клеточкой" эволюционного процесса выступает не организм, а популяция может рассматриваться как исходный момент в формировании системы методологических установок неклассической биологии. Такая система значительно отличается от методологических регулятивов классической биологии. Основные направления, по которым произошло их размежевание, следующие.

Во-первых, качественно новое представление объекта познания (полисистемное видение биологического объекта, отказ от моноцентризма и организмоцентризма в пользу полицентризма и популяционного стиля мышления).

Во-вторых, качественно новая гносеологическая ситуация, требующая явного указания на условия познания, на особенности субъект объектных отношений.

В-третьих, установление диалектического единства ранее противопоставлявшихся друг другу методологических подходов. На этом пути формируются методологические установки, предполагающие:

единство описательно - классифицирующего и объяснительно - номотетического подходов;

единство операций расчленения, редукции к более элементарным компонентам с процессами интегрирующего воспроизводства целостной организации;

диалектическое сочетание структурного и исторического подходов;

понимание причинности, учитывающее диалектику необходимости и случайности, внутреннего и внешнего через единство функционально-целевого и статистически-вероятностного подходов;

единство эмпирических исследований с процессом интенсивной теоретизации биологического знания, включающем его формализацию, математизацию, аксиоматизацию и др.

В ХХ веке изменилось место биологии в системе наук, отношения биологии с практикой. Биология постепенно становится лидером естествознания. Формами выражения этих тенденций являются следующие процессы:

укрепление связи биологии, с одной стороны, с точными, с другой - с гуманитарными науками;

развитие комплексных и междисциплинарных исследований;

увеличение каналов взаимосвязи, с одной стороны, с теоретическим познанием, с другой - со сферой практической деятельности, и прежде всего с глобальными проблемами современности;

явное участие запросов практики в актуализации тех или иных проблем биологического познания; непосредственным основанием исследовательской деятельности в биологии все в большей степени выступают прямые практические потребности, интересы и запросы общества.

кроме того - непосредственно программирующая роль биологии по отношению к аграрной, медицинской, экологической и другим видам практической деятельности;

возрастание ответственности ученых-биологов за судьбы человечества (прежде всего в связи с перспективами генной инженерии);

непосредственное проявление гуманистического начала биологического познания; широкое внедрение ценностных подходов и др.;

все в большей мере становится ясно, что логика биологического познания будет в будущем непосредственно задаваться потребностями практического преобразования природы, развития общественных отношений и интересов людей.

В конце ХХ века заметно преобразовываются методологическая и мировоззренческая функции биологии. Мировоззренческая нацеленность биологии, ориентированность ее результатов на конкретизацию наших представлений об отношении "человек - мир (человека)" реализуется в двух направлениях:

1) на человека, на выявление взаимосвязей биологического к социального в человеке; на функционирование биологического в общественном (социуме). Человек становится непосредственной исходной "точкой отсчета" биологической науки, от него, для него и на него будет непосредственно ориентировано познание живого. Это направление развивается в контексте взаимосвязи биологического и социального познания; историческим пьедесталом здесь выступает процесс антропосоциогенеза, выявление биологических предпосылок становления человека и общества;

2) на мир, на выявление закономерностей включенности живого в эволюцию Вселенной, перспектив биологического мира в развитии мира космического. Это направление раскрывается, прежде всего, через взаимосвязь биологических и астрономических наук.



5. Актуальные проблемы биоэтики

Содержание биоэтики определяют: традиционные ценности милосердия, благотворительности, ненанесения вреда пациенту и др. получают в новой культурной ситуации новое значение и звучание.

Практические вопросы и проблемы биоэтики:

моральные и философские проблемы аборта;

контрацепции и новых репродуктивных технологий (искусственное оплодотворение, оплодотворение «в пробирке», суррогатное материнство);

проведения экспериментов на человеке и животных;

получения информированного согласия и обеспечения прав пациентов (в том числе с ограниченной компетентностью - например, детей или психиатрических больных);

выработки дефиниции (определения) смерти;

самоубийства и эвтаназии (пассивной или активной, добровольной или насильственной); проблемы отношения к умирающим больным (хосписы);

вакцинации и СПИДа;

демографической политики и планирования семьи;

генетики (включая проблемы геномных исследований, генной инженерии и генотерапии); трансплантологии;

справедливости в здравоохранении;

клонирования человека, манипуляций со стволовыми клетками.

5.1 Законодательное регулирование эвтаназии

Эвтаназия (греч. «хороший» и «смерть») -- практика прекращения (или сокращения) жизни человека или животного, страдающего неизлечимым заболеванием, испытывающего невыносимые страдания, в удовлетворение просьбы без медицинских показаний в безболезненной или минимально болезненной форме, для сокращения страданий.

Законодательное регулирование эвтаназии в мире. Пионером в области легализации добровольной смерти стали Нидерланды. В 1984 году Верховный суд страны признал добровольную эвтаназию приемлемой.

По закону в Бельгии может подвергнуться эвтаназии человек старше 18 лет, страдающий неизлечимым заболеванием. После нескольких письменных запросов, подтверждающих твердую решимость больного, врач может провести эвтаназию. Согласно официальной статистике в 40 процентах случаев эвтаназию проводят на дому у пациента.

В США закон, разрешающий оказание медицинской помощи в осуществлении самоубийства больным в терминальной стадии, был принят (с рядом ограничений) в ноябре 1994 года в штате Орегон. Также эвтаназия разрешена (по состоянию на 2005 год) в Франции, Швейцарии, Израиле.

В России, в Украине и в Казахстане эвтаназия людей запрещена законодательно.

5.2 Трансплантология

Трансплантология (transplantologia; трансплантация + греч. logos учение, наука) -- отрасль биологии и медицины, изучающая проблемы трансплантации, разрабатывающая методы консервирования органов и тканей, создания и применения искусственных органов. Трансплантология клиническая -- раздел трансплантологии, посвященный применению трансплантации органов и тканей при лечении болезней человека.