Концепции современного естествознания

Квантовый вакуум отличается от "ничто" тем, что имеет универсальные постоянные, которые могут служить аналогом всеединства. Размеры Вселенной растут по экспоненте как следствие неустойчивости вакуума. В результате расширения Вселенной при зарождении материи Вселенная приближается к первоначальному состоянию вакуума. Потом возможна новая флуктуация.

Таким образом, если кибернетика решает проблему рождения разума, то синергетика -- проблему рождения материи.

Необходимо подчеркнуть, что синергетика является научным направлением, изучающим открытые системы в состояниях, далеких от равновесия.

20.3 Особенности эволюции неравновесных систем

Наука -- самое важное, самое прекрасное и самое нужное в жизни человека.

А. П. Чехов

Законы термодинамики, являющиеся обобщением большого количества экспериментального материала, опыта, утверждают, что изолированная, замкнутая система со временем приходит в положение равновесия. С молекулярно-кинетической точки зрения положению равновесия отвечает состояние максимального хаоса. При удалении от равновесия состояние становится все более неустойчивым, и даже малые изменения какого-либо параметра могут перевести систему в новое состояние. Поэтому при изучении образования новых структур от замкнутых систем следует перейти к рассмотрению систем открытых, которые могут обмениваться с окружающей средой веществом или энергией, т. е. неравновесным состояниям. Отличия неравновесной структуры от равновесной заключаются в следующем:

Система реагирует на внешние условия (гравитационное, электромагнитное поля и т. п.).

Поведение системы случайно и не зависит от начальных условий, т. е. не зависит от предыстории.

Приток энергии создает в системе порядок, и, стало быть, энтропия уменьшается.

Наличие в развитии системы бифуркации -- переломной точки в развитии системы.

Когерентность -- система ведет себя как единое целое, как если бы она была вместилищем дальнодействующих сил.

Таким образом, различают области равновесности и неравновесности, в которых может пребывать система. Ее поведение при этом существенно меняется.

Изучение неравновесных состояний позволяет прийти к общим выводам относительно эволюции в неживой природе, при которой происходит переход от хаоса к порядку. Эволюция неживой природы является сложным вероятностным процессом с весьма варьирующимся соотношением детерминированных и стохастических компонентов, и поэтому ее общий ход в чем-то непредсказуем. Непредсказуемость эволюции не абсолютная. Одни детали предвидеть невозможно, другие можно предвидеть с большей или меньшей достоверностью, где слишком многое зависит от обстоятельств, объективно случайных по отношению к ходу процесса.

Эволюция системы должна удовлетворять следующим трем требованиям:

1) в развитии системы наблюдается необратимость, выражающаяся в нарушении симметрии между прошлым и будущим;

возникает необходимость введения при рассмотрении развития понятия "событие";

некоторые события должны обладать способностью изменять ход эволюции.

При этом основными условиями формирования новых структур являются следующие: 1) открытость системы; 2) нахождение ее вдали от равновесия; 3) наличие флуктуации в системе.

Чем сложнее система, тем больше многочисленные типы флуктуации, угрожающих ее устойчивости. Но в сложных системах существуют связи между различными частями. От исхода конкуренции между устойчивостью, обеспечивающейся связью, и неустойчивостью, возникающей из-за флуктуации, зависит порог устойчивости системы. Превзойдя этот порог, система попадает в критическое состояние, называемое точкой бифуркации. В ней система становится неустойчивой относительно флуктуаций и может перейти к новой области устойчивости, т. е. к образованию новой более сложной системы. Система как бы колеблется перед выбором одного из нескольких путей ее эволюции. Небольшая флуктуация может послужить в этой точке началом эволюции в совершенно новом направлении, которое резко изменит все ее поведение. Это и есть событие.

В точке бифуркации случайность подталкивает то, что остается от системы, на новый путь развития, а после того как один из многих возможных вариантов выбран, вновь вступает в силу детерминизм -- и так до следующей точки бифуркации. В судьбе системы случайность и необходимость взаимно дополняют друг друга.

Главенствующую роль в эволюции окружающего мира играют не порядок, стабильность и равновесие, а неустойчивость и неравновесность, т. е. все системы непрестанно флуктуируют. В особой точке бифуркации флуктуация достигает такой силы, что организация системы не выдерживает и разрушается, и принципиально невозможно предсказать: станет ли состояние системы хаотическим или она перейдет на новый, более дифференцированный и высокий уровень упорядоченности, который называют диссипативной структурой. Новые структуры называются диссипативными, потому что для их поддержания требуется больше энергии, чем для поддержания более простых структур, на смену которым они приходят. Диссипативные структуры существуют лишь постольку, поскольку система диссипирует (рассеивает) энергию и, следовательно, производит энтропию. Из энергии возникает порядок с увеличением общей энтропии. Таким образом, энтропия -- не просто безостановочное соскальзывание системы к состоянию, лишенному какой бы то ни было организации (как думали сторонники "тепловой смерти Вселенной"), а при определенных условиях становится прародительницей порядка. С одними и теми же граничными условиями оказываются совместимыми множество различных диссипатив-ных структур. Это -- следствие нелинейного характера сильно неравновесных ситуаций. Малые различия могут привести к крупномасштабным последствиям. Следовательно, граничные условия необходимы, но недостаточны для объяснения причин возникновения структуры. Необходимо также учитывать реальные процессы, приводящие к "выбору" одной из возможных структур. Именно поэтому (а также в силу некоторых других причин) приписывают таким системам определенную автономию или самоорганизацию.

20.4 Самоорганизация - источник и основа эволюции

Что Дарвина ошибочно сужденъе: была любовь причиною рожденья.

Р. Гамзатов

Современное эволюционное мышление сложилось в XVIII и XIX вв. и неразрывно связано с великими именами Канта, Гегеля, Маркса, Дарвина и Клаузиуса. И. Кант предпринял попытку объяснить происхождение мира исходя из физических законов. То, что Кант -- с немалой претензией -- сделал для исследования космической эволюции, Г. Гегель совершил для открытия общих законов диалектики. К. Марксу мы обязаны знанием некоторых законов общественной эволюции, а Ч. Дарвину -- обоснованной теорией происхождения видов. Дарвин сформулировал принцип отбора и продемонстрировал его значение для эволюции в биологии. Лингвист Шлейхер около 1850 г. совершенно независимо от Дарвина установил аналогичный принцип для развития естественных языков и тем самым заложил основы теории эволюции языковой коммуникации. Наконец, Клаузиус сформулировал важнейший закон процессов эволюции -- второе начало термодинамики. К Клаузиусу восходят первые соображения относительно физически обоснованных моделей космического развития. Сколь ни сомнительным может казаться с современной точки зрения вывод Клаузиуса о "тепловой смерти Вселенной", именно этот вывод послужил толчком к развитию теоретической мысли, которая в работах Эйнштейна, Фридмана и Гамова привела к ныне широко принятой релятивистско-термодинамической модели эволюции. И, наконец, современная теория эволюции, основанная на концепции самоорганизации, рассматривает процесс эволюции как неограниченную последовательность процессов самоорганизации систем.

Эволюционная теория Дарвина послужила мощным толчком для развертывания исследований о механизмах развития различных природных и социальных систем. Если физические и химические методы исследования многое дали для анализа структуры и функционирования живых систем, то эволюционная концепция биологии заставила физиков и химиков по-новому взглянуть на объекты своих исследований и природу в целом. В самом деле, если в теории Дарвина эволюция приводила к совершенствованию и усложнению живых систем в результате их адаптации к изменяющимся условиям среды, то в классической физике она связывалась с дезорганизацией и разрушением системы. Такое представление вытекало из второго начала термодинамики, согласно которому закрытая система постепенно эволюционирует в сторону беспорядка, дезорганизации и увеличению энтропии. Понятие энтропии характеризует ту часть полной энергии системы, которая не может быть использована для производства работы. Поэтому в отличие от свободной энергии она представляет собой деградированную, отработанную энергию. Если обозначить свободную энергию F, энтропию -- S, то полная энергия системы

Е = F + S * Т.

Согласно второму закону термодинамики, энтропия в замкнутой системе постоянно возрастает и в конечном счете стремится к своему максимальному значению. Следовательно, по степени возрастания энтропии можно судить об эволюции замкнутой системы, а тем самым и о времени ее изменения. Немецкий ученый Л. Больцман стал интерпретировать энтропию как меру беспорядка в системе. Таким образом, второй закон можно было теперь сформулировать так: замкнутая система, предоставленная самой себе, стремится к достижению наиболее вероятного состояния, заключающегося в ее максимальной дезорганизации. К такому равновесному состоянию в соответствии со вторым началом термодинамики приходят все закрытые системы, т. е. системы, не получающие энергии извне. Противоположные по типу системы носят название открытых.

Резкое противоречие между биологической и физической эволюцией удалось разрешить только после того, когда физика обратилась к понятию открытой системы, т. е. системы, которая обменивается с окружающей средой веществом, энергией и информацией. При определенных условиях в открытых системах могут возникнуть процессы самоорганизации в результате получения новой энергии и вещества извне и диссипации, или рассеяния, использованной в системе энергии. Таким образом, было установлено, что ключ к пониманию процессов самоорганизации содержится в исследовании процессов взаимодействия системы с окружающей средой.

Процессы самоорганизации исследовали разные ученые в разных направлениях естествознания. В 1951 г. Б. П. Белоусов описал самоорганизующуюся химическую реакцию, в которой возникают самоподдерживающиеся колебания во времени. Более подробно такого рода реакции были исследованы группой ученых под руководством А. М. Жаботинского. В этих реакциях малоновая кислота как органическое вещество окисляется бро-матами в растворе серной кислоты в присутствии определенного катализатора. В результате реакций раствор, в котором находятся эти вещества, начинает периодически менять свою окраску с голубого на красный, так что этот самоорганизующийся процесс можно рассматривать как своеобразные "химические часы". В дальнейшем было обнаружено возникновение не только периодических структур во времени, но и в пространстве или одновременно в пространстве и во времени. Механизмы таких реакций весьма сложны.

Видный теоретик самоорганизации И. Р. Пригожин пришел к своим идеям из анализа специфических химических реакций, которые приводят к образованию определенных пространственных структур с течением времени при изменении концентрации реагирующих веществ. Вместе со своими сотрудниками он построил математическую модель таких реакций. Теоретической основой модели стала нелинейная термодинамика, изучающая процессы, происходящие в нелинейных неравновесных системах под воздействием флуктуаций. Если такая система удалена от точки термодинамического равновесия, то возникающие в ней флуктуации в результате взаимодействия со средой будут усиливаться и в конце концов приведут к разрушению прежнего порядка или структуры, а тем самым и к возникновению новой системы. Структура и системы, возникающие при этом, И. Р. Пригожин назвал диссипативными, поскольку они образуются за счет диссипации, или рассеяния, энергии, использованной системой, и получения из окружающей среды новой, свежей энергии. За исследования по термодинамике диссипативных структур И. Р. Пригожину была присуждена Нобелевская премия.

Другой видный теоретик самоорганизации -- немецкий ученый М. Эйген -- доказал, что открытый Ч. Дарвиным принцип отбора продолжает сохранять свое значение и на микроуровне. Поэтому он имел все основания утверждать, что генезис жизни есть результат процесса отбора, происходящего на молекулярном уровне. Он показал, что сложные органические структуры с адаптационными характеристиками возникают благодаря эволюционному процессу отбора, в котором адаптация оптимизируется самими структурами. Предпосылками осуществления такой самоорганизации макромолекул являются взаимодействие системы со средой или открытость для обмена веществом и энергией, автокатализ, мутации и естественный отбор.

Таким образом, медленно, но неуклонно в разных направлениях науки формировалось убеждение, что во всех этих исследованиях существует единое концептуальное ядро, которое служит общей их основой. Оно и составляет парадигму исследования процессов самоорганизации.

Таким образом, эволюцию можно рассматривать как неограниченную последовательность процессов самоорганизации. Общая схема процесса эволюции при этом принципиально сводится к следующему (рис. 20.1):

Рис. 20.1. Процесс эволюции как неограниченная последовательность процессов самоорганизации

Относительно стабильное n-е состояние эволюции утрачивает устойчивость. В качестве причин, вызывающих потерю устойчивости, выступают временные изменения внутреннего состояния или наложенных краевых условий. Особенно характерной причиной эволюционной неустойчивости является внезапное появление новой модели движения, новой разновидности молекул в химии, нового вида в биологии. Этот новый элемент в рассматриваемой динамической системе приводит к потере устойчивости состояния системы, которое до появления нового элемента было устойчивым.

Неустойчивость, обусловленная новым элементом в системе, запускает динамический процесс, который приводит к дальнейшей самоорганизации системы. Система порождает новые упорядоченные структуры.

По завершении процесса самоорганизации эволюционная система переходит в эволюционное состояние (n+1). После этого n-го эволюционного цикла начинается новый (п+1)-й эволюционный цикл (рис. 20.2).



20.5 Самоорганизация в различных видах эволюции

На скорлупу и ядро бесцельно делить природу, все в ней нераздельно.

Гете

Теория самоорганизации, возникшая на основе исследования простейших физико-химических систем, оказалась способной объяснить многие эволюционные процессы, происходящие в биологических, экологических и даже социально-культурных системах. Но главное преимущество ее состоит в том, что новая парадигма помогает взглянуть на мир и составляющие ее системы с точки зрения их возникновения и развития без привлечения каких-либо мистических сил. Учение самоорганизации может раскрыть механизмы эволюции, происходящие от простейших систем живой природы до сложных форм эволюции в биологических, социально-экономических и культурно-исторических системах.

Несмотря на существенное отличие эволюции неживой природы от эволюции биологической, между ними существует также большое сходство и, можно даже сказать, глубокая аналогия. С этой точки зрения представляется интересным определение жизни, данное известным австрийским физиком Э. Шрединге-ром: "Жизнь -- это упорядоченное и закономерное поведение материи, основанное не только на одной тенденции переходить от упорядоченности к неупорядоченности, но и частично на существовании упорядоченности, которая поддерживается все время. Средством, при помощи которого организм поддерживает себя на достаточно высоком уровне упорядоченности (равно на достаточно низком уровне энтропии), является энергия, получаемая организмом из окружающей среды с продуктами питания".

Многие видные ученые характеризуют также социальную эволюцию как продолжение биологической или генетической эволюции другими средствами. Некоторые даже считают культуру более мощным средством приспособления. Новейшая концепция эволюции, опирающаяся на парадигму самоорганизации, оказывается более адекватной и для анализа социально-культурной эволюции.

Социальная эволюция, так же как и эволюция природная, возникает в результате взаимодействия с окружающей средой. В природе адаптация к изменениям среды происходит путем естественного отбора, в результате которого побеждают в борьбе за существование и оставляют потомство наиболее приспособленные к условиям существования группы растений и животных. Таким образом, эволюция здесь происходит путем генетической передачи информации от родителей к потомкам.

У общества существуют свои методы и средства передачи приобретенного опыта, причем не только индивидуального, но и социального характера. Эти методы характеризуют как традиции. Традиции придают социальной эволюции более ускоренный характер по сравнению с эволюцией генетической, которая наблюдается в природе. Сюда относятся все способы передачи опыта, начиная от простейших навыков и правил поведения и кончая сложнейшими приемами профессиональной деятельности, накопленными знаниями и общечеловеческими нормами поведения. Действительно, социальная и культурная эволюция связана не с только с передачей индивидуального опыта, навыков, знаний и правил поведения и традиций в целом всех предшествующих поколений людей в той мере, в какой они зафиксированы и объективизированы в результате практической и интеллектуальной деятельности.

Таким образом, самоорганизация выступает как источник эволюции систем и жизни, так как она служит началом процесса возникновения новых и более сложных структур в развитии системы.

ВЫВОДЫ

При определенных неравновесных условиях в открытой системе за счет внутренних перестроек могут возникнуть упорядоченные структуры. Эту особенность системы назвали самоорганизацией, а сами структуры, возникающие в диссипативных системах при неравновесных необратимых процессах, Пригожин назвал диссипативными. Под влиянием действия крупномасштабных флуктуаций возникают коллективные формы движения, между которыми начинается конкуренция, происходит отбор устойчивых, возникают новые структуры.

Устойчивые состояния не теряют устойчивости при флук-туациях параметров -- влияние флуктуаций погашается за счет внутренних процессов. Неустойчивые системы, наоборот, начинают усиливать флуктуации.

Г. Хакен выделил в спонтанном переходе к организации роль коллективных процессов, коллективного действия многих подсистем. Отсюда и название складывающейся концепции -- синергетика. Синергетика изучает механизмы взаимодействия в сложных отрытых системах с положительной обратной связью.

Это взаимодействие ведет к согласованному, кооперативному поведению подсистем и сопровождается образованием новых устойчивых структур и самоорганизацией системы.

Самоорганизация выступает как источник эволюции систем, так как она служит началом процесса возникновения качественно новых и более сложных структур в развитии системы. Образование упорядоченных структур происходит в открытых системах при достижении определенного порогового значения в далеком от равновесия состоянии. На микроуровне при самоорганизации происходит процесс расширения или увеличения флуктуаций вследствие увеличения неравновесности системы под воздействием среды. Переход скачком в новое состояние с потерей линейности законов называют бифуркацией. Этот процесс остается незаметным на макроуровне, пока изменения не достигнут некоторой критической точки, после которой спонтанно возникает новый порядок или структура.

Вопросы для контроля знаний

Почему концепция самоорганизации превратилась сегодня в парадигму исследования обширного класса сложноорганизованных систем?

Какие исследования называют междисциплинарными? Приведите примеры.

Кем и в какой науке впервые была высказана идея самоорганизации?

В чем состояло противоречие между эволюционной теорией Дарвина и классической термодинамикой?

Объясните, как происходит самоорганизация в лазерах, которые изучал Г. Хакен?

В чем состоят особенности самоорганизации в химических реакциях?

Какие структуры называют диссипативными и почему?

Чем отличаются подходы к самоорганизации в кибернетике и синергетике?

Почему самоорганизация выступает основой и источником эволюции?

Какие методы и средства передачи накопленного опыта существуют у общества? Какую роль они играют в социальной и культурной эволюции?

Что представляет собой самоорганизующаяся система?

Какие этапы различают для самоорганизующихся систем?

Какие основные положения составляют сущность концепции развития?

Что означает системность в описании самоорганизующихся процессов?

Что характеризует динамизм самоорганизующихся систем?

В чем заключается самоорганизация структурных систем?

Какова роль объединения и фракционирования в процессе развития системы?

Что означает точка бифуркации?

21. СОВРЕМЕННОЕ ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ И БУДУЩЕЕ НАУКИ

Для нас наука естествознание -- тот рычаг Архимеда, который единственно способен повернуть лицом к Солнцу разума.

М.Горький

21.1 Особенности современного этапа развития науки

Усиление внимания к проблемам интеграции науки, в особенности к взаимодействию гуманитарных, социально-экономических, естественных и технических наук, неизбежно в условиях интенсификации научной деятельности. Раскрытие материального единства мира уже не стало привилегией физики, философии и вообще наук о природе; в этот процесс активно включились науки социально-экономические и технические. Материальное единство мира в тех областях, где человек преобразовывает природу, не может быть раскрыто лишь естественными науками, ибо взаимодействующее с ней общество тоже представляет собой материю, высшую на современном этапе ступень развития. В процесс доказательства материального единства мира включаются не только интегративные научные направления, но через них и гуманитарные, социально-экономические и технические науки. Технические науки, отображающие законы движения материальных средств человеческой деятельности, являющиеся связующим звеном во взаимодействии человека и природы, также свидетельствуют о материальности средств человеческой деятельности, с помощью которых познается и преобразуется природа, а человек защищается от отрицательных воздействий внешней среды. Природные и социальные компоненты соединяются в технических средствах деятельности, и тем самым они выступают в качестве соединительного звена этих двух качественно различных состояний движения материи, взаимодействующих между собой.

В доказательство материального единства мира включились все основные подразделения современной науки, и процесс аргументации идет не только в сфере той или иной науки или региона, но и на стыках дисциплин и подразделений науки, в процессе их взаимодействия. Мы теперь можем сказать, что доказательство материального единства мира стало делом не только философии и естествознания, но и всей науки в целом, превратилось в задачу общенаучного характера, требующего усиления взаимосвязи указанных выше наук.

Конечно, наибольший вклад в это вносит естествознание, которое в соответствии с характером своего предмета имеет двоякую цель: 1) раскрытие сущности явлений природы, познание их законов; 2) выяснение и обоснование возможности на практике использования познанных законов природы. Можно сказать, что познание законов природы есть непосредственная цель естествознания, а содействие практическому использованию этих законов в интересах человека есть его конечная цель.

Возможность научного предвидения и использования в практических интересах человека явлений природы основана на познании человеком объективных, т. е. независимо от него существующих законов природы и на овладении ими. Объективность, независимость от человека есть существенный признак законов природы в отличие от законов, правил и норм, устанавливаемых самими людьми по своему усмотрению. Отсюда невозможность по своему усмотрению изменять, а тем более уничтожать или создавать законы природы или хотя бы нарушать их всеобщность путем создания исключений из них. Таким образом, естествознание непосредственно ставит задачу познания законов природы и возможности их практического использования. Если естествознание открывает и изучает то, что может быть использовано практически (различные виды материи, формы ее движения, различные силы природы и их законы), то техника и технические дисциплины решают задачу -- как именно эти законы могут быть применены и использованы в интересах человека.

Познание окружающего мира -- процесс весьма сложный. Он мало напоминает прогулку по прямой и ровной дороге, в конце которой путника ждет желанный результат. Познающего человека можно сравнить с путником, перед которым расстилается целая сеть извилистых лесных тропинок. Как образно отметил мыслитель средневекового Востока Ибн Сина (Авиценна), что возьмет тебя за руку удача и выведет из тупика блуждений, а может случиться, что замешательство заставит тебя застыть на месте, а может оказаться так, что заманит тебя в ловушку правдоподобие измышлений. В последнем случае результатом познания становится не истина, а "правдоподобные измышления" -- заблуждения.

В процессе познания окружающего мира люди избавляются от неточностей своих представлений, дополняют запасы сведений о нем прежде всего посредством углубления знаний о разных сторонах, свойствах, признаках предметов и явлений, обнаружения новых связей и зависимостей. Постепенно раскрываются законы, формируются принципы и появляются научные теории о микро-, макро-, и мегамирах.

Материя неисчерпаема, и поэтому конкретные результаты развития могут быть различными в зависимости от условий и характера действующих сил. Поэтому и конкретные формы жизни во Вселенной также могут быть многообразными. Обязательной здесь может быть общая закономерная тенденция, в результате которой из неживой материи возникает жизнь, а затем и разумные существа. С возникновением мыслящих существ материя как бы приходит к осознанию законов своего движения. Учитывая положение, что материя существует бесконечно, это осознание материального мира происходило и происходит бесчисленное количество раз. Можно также предполагать, что те проблемы, которые сейчас старается решить человеческий ум, были уже неоднократно, может быть, в других формах решен разумными существами в иных мирах Вселенной, хотя для нас эти решения остались пока неизвестными.

21.2 Естествознание и мировоззрение

Все наши знания -- прошлые, настоящие и будущие -- ничто по сравнению с тем, о чем мы никогда не узнаем.

К. Э. Циолковский

Основная цель современного естествознания -- познание мира, формирование нашего личного мировоззрения. Так что же такое мировоззрение? Самая древняя форма мировоззрения -- это мифология и религия -- фантастическое отражение действительности, возникавшее в сознании первобытного человека.

Миф (мифология) -- это особый вид мировоззрения, где в ранней форме человеческой культуры объединялись зачатки знаний, религиозных верований, нравственная, эстетическая и эмоциональная оценка ситуации. Содержание мифа давала возможность первобытному человеку устанавливать духовную связь прошлого с будущим. Поэтому значительную часть мифологии составляли космические мифы, посвященные устройству окружающей природы, возникновению и развитию животных и людей.

Религия основана на вере в сверхъестественное и апеллирует к чувствам и образам, к иррациональному. Религиозное мировоззрение выражается в общении с "божеством", со "сверхъестественным" при помощи молитв, таинств, святынь, символики. Оно основано на молитвенном и жертвенном отношении к сверхъестественному, признание которого всегда скрыто в глубинах мировых религий. В религиозном мировоззрении человеческая личность принижена, придавлена.

Научное мировоззрение -- это взгляд на мир (Вселенную), на природу и общество, на все, что нас окружает и что происходит в нас самих, всецело основанный на достижениях современных наук, проникнутый методом научного познания и не оставляющий места различного рода суевериям, предрассудкам, донаучным и вненаучным способам мышления. Научное мировоззрение -- это взгляд на мир и на место человека в этом мире, который отражает вещи и процессы такими, какими они существуют в действительности, без вымыслов, заблуждений и лжи; оно основано всецело на достигнутом уровне знаний всех наук. Понятие научности применительно к мировоззрению означает ряд его существенных признаков:

Научное мировоззрение -- это прежде всего объяснение фактов, осмысление их во всей системе понятий соответствующей науки.

Научное мировоззрение вскрывает причинные и закономерные связи вещей, за случайным оно усматривает необходимое, за единичным -- общее.

Оно предполагает предвидение, предвосхищение событий, раскрытие дали грядущих явлений и процессов.

Существенным признаком научного мировоззрения является его системность, т. е. такая совокупность научных идей, которая приведена в порядок на основании определенных теоретических принципов.

Обобщенная система знаний человека о природных явлениях и его отношении к основным принципам бытия природы составляет естественно-научный аспект мировоззрения. Является ли природа движущей материей или она зависит от каких-то сверхъестественных сил? Бесконечно ли мироздание в пространстве и времени или конечно? Одиноки ли мы, живые разумные существа, во Вселенной, или в иных мирах существуют также разумные существа? Каковы строение материи и движущие силы ее развития? Имеет ли место развитие по пути прогресса или природа двигается по кругу? Все эти и многие другие аналогичные вопросы носят мировоззренческий характер. Любое мировоззрение содержит в себе прежде всего знания, определенную информацию о природе, общественной жизни человека и познании. Мировоззрение -- это характер и направление мышления, духовная сердцевина и основа человеческой индивидуальности. Оно является социальным способом существования личности, в котором содержатся основные жизненные позиции, убеждения, идеалы, основные принципы познания и деятельности. Мировоззрение -- необходимая составляющая человеческого сознания, познания. Это не просто один из его элементов в ряду многих других, а их сложное взаимодействие. Разнородные "блоки" знаний, убеждений, мыслей, чувств, настроений, стремлений, надежд, соединяясь в мировоззрении, предстают как более или менее целостное понимание людьми мира и самих себя.

Мировоззрение -- образование интегральное. В нем принципиально важна связь его компонентов, их "сплав". И как в сплаве различные сочетания элементов, их пропорции дают разные результаты, так нечто подобное происходит и с мировоззрением. В состав мировоззрения входят и играют в нем важную роль обобщенные знания повседневные, жизненно-практические, профессиональные, научные. Чем солиднее запас в ту или иную эпоху, у того или иного народа или отдельного человека, тем более серьезную опору может получить соответствующее мировоззрение. Наивное, непросвещенное сознание не располагает достаточными средствами для четкого, последовательного, рационального обоснования своих взглядов, обращаясь часто к фантастическим вымыслам, поверьям, обычаям.

Мировоззрение -- комплексная форма сознания, объемлющая самые разные "пласты" человеческого опыта, -- способно раздвигать узкие рамки повседневности, конкретного места и времени, соотносить данного человека с другими людьми, включая и тех, что жили раньше, будут жить потом. В мировоззрении накапливается опыт уяснения смысловой основы человеческой жизни, все новые поколения людей приобщаются к духовному миру прадедов, дедов, отцов, современников, что-то бережно храня, от чего-то решительно отказываясь. Итак, мировоззрение -- это совокупность взглядов, оценок, принципов, определяющих самое общее видение, понимание мира.

21.3 Естествознание и философия

Если у вас яблоко и у меня яблоко и мы обмениваемся, то остаемся при своих -- у каждого по яблоку. Но если у каждого у нас по одной идее и мы передаем их друг другу, то ситуация меняется. Каждый из нас становится богаче, а именно -- обладателем двух идей.

Б. Шоу

Наука является одной из определяющих особенностей современной культуры и, возможно, самым динамичным ее компонентом. Сегодня невозможно обсуждать социальные, культурные, антропологические проблемы, не принимая во внимание развитие научной мысли. Ни одна из крупнейших философских концепций XX в. не могла обойти феномена науки, не выразить своего отношения к науке в целом и к тем мировоззренческим проблемам, которые она ставит.

Обсуждение множества мировоззренческо-философских вопросов сопровождало становление и развитие современной науки и было необходимой формой осознания особенностей как самой науки, так и той цивилизации, в рамках которой научное отношение к миру стало возможным. Сегодня эти вопросы стоят в новой и весьма острой форме. Это связано прежде всего с той ситуацией, в которой оказалась современная цивилизация. С одной стороны, выявились невиданные перспективы науки и основанной на ней техники. Современное общество вступает в информационную стадию развития, рационализация всей социальной жизни становится не только возможной, но жизненно необходимой. С другой стороны, обнаружились пределы развития цивилизации односторонне технологического типа: и в связи с глобальным экологическим кризисом, и как следствие выявившейся невозможности тотального управления социальными процессами.

Наука в своих глубинных основаниях всегда была связана с философией. Взаимодействие философии и науки хорошо прослеживается в творчестве многих естествоиспытателей. Особенно оно характерно для переломных эпох, когда создавалось принципиально новое научное знание. Можно вспомнить, скажем, "Правила умозаключений в физике", разработанные великим Ньютоном, которые заложили методологический фундамент классической науки и на столетие вперед стали эталоном научного метода в физико-математическом естествознании. Значительное внимание философским проблемам уделяли и создатели неклассической науки: Эйнштейн и Бор, Борн и Гей-зенберг, а у нас в России -- В. И. Вернадский, предвосхитивший в своих философских размышлениях ряд особенностей научного метода и научной картины мира наших дней.

Высоко оценивая роль философской мысли в науке, В. И. Вернадский, однако, проводил между ними границу, хорошо понимая, что каждая из этих сфер человеческой культуры имеет свою специфику. Игнорирование этой автономии научной деятельности, грубое вмешательство в научные исследования факторов вненаучных, да еще в догматическом виде, приводило к тяжелым последствиям. Трагической оказалась судьба многих выдающихся ученых, всем памятны имена Н. И. Вавилова, Н. К Кольцова и др. Были репрессированы целые науки и направления научного поиска (генетика, кибернетика, релятивистская космология и др.). Некомпетентное вмешательство в науку не раз создавало препятствия для свободного научного исследования. Нельзя забыть и попытки тех или иных естествоиспытателей отстаивать свои несостоятельные концепции с помощью псевдофилософской риторики. Примерами этого изобилует развитие практически всех наук определенной эпохи. Но все они не бросают тень на самую идею связи науки и естествознания, сотрудничества специалистов разных областей науки с философами.

Нуждается в философском осмыслении и современная наука, которая имеет ряд особенностей, качественно отличающих ее от науки даже недавнего прошлого. Говоря об этих особенностях, следует иметь в виду не только научно-исследовательскую деятельность саму по себе, но и ее роль в качестве интеллектуального фундамента технологического прогресса, стремительно меняющего современный мир, а также социальные последствия современной науки.

Отметим следующие моменты в изменении образа науки наших дней:

Для научного познания в целом становятся все более характерными коллективные формы деятельности, осуществляемые, как выражаются философы, научными сообществами. Наука все более становится не просто системой абстрактных знаний о мире, но и одним из проявлений человеческой деятельности, принявшей форму особого социального института. Изучение социальных аспектов естественных, общественных, технических наук в связи с проблемой научного творчества представляет собой интересную, пока еще во многом открытую проблему.

В современную науку все более проникают методы, основанные на новых технологиях, а с другой стороны -- новые математические методы, которые серьезно меняют прежнюю методологию научного познания; следовательно, требуются и философские коррективы по этому поводу. Принципиально новым методом исследования стал, например, вычислительный эксперимент, который получил сейчас самое широкое распространение. Какова его познавательная роль в науке? В чем состоят специфические признаки этого метода? Как он влияет на организацию науки? Все это представляет большой интерес.

21.4 Естествознание и научно-техническая революция

Наука необходима народу. Страна, которая ее не развивает, неизбежно превращается в колонию.

Ф. Жолио-Кюри

Научно-техническая революция означает скачок в развитие производительных сил общества, переход их в качественно новое состояние на основе коренных сдвигов в системе научных знаний.

Когда говорят о научно-технической революции, в первую очередь подразумевают именно процесс интеграции науки и производства. Однако было бы неправильно все сводить только лишь к первой составляющей современной НТР.

Во-вторых, понятие "научно-техническая революция" включает в себя революцию в подготовке кадров и во всей системе образования. Новая технология требует нового работника -- более культурного и образованного, гибко приспосабливающегося к техническим нововведениям, высоко дисциплинированного, имеющего к тому же навыки коллективного труда, что является характерной чертой новых технических систем.

В-третьих, важнейшей составляющей НТР является подлинная революция в организации производства и труда, в системе управления. Новой технике и технологии соответствует и новая организация производства и труда.

Современная научно-техническая революция (НТР) была подготовлена колоссальным развитием наук о природе и включает в себя это развитие. Исходным здесь явились научные достижения второй половины XIX в. При рассмотрении достижений естествознания XIX в. исследователи обычно обращают внимание на развитие физико-математических наук, на разработку математически "оформленных" научных теорий. И действительно, как отмечалось выше, успехи этих наук поразительны. Были созданы основы учения о тепловых процессах (термодинамика), об электричестве и электромагнитных процессах (электродинамика Максвелла), о строении вещества, о кристаллах. Физико-математические отрасли естествознания цементируют собой науки о природе. Они служат основой для создания новых технических устройств. В XIX в. особо впечатляющие успехи были достигнуты в этой области в результате овладения электричеством. Не менее важные открытия были сделаны и в химии, и в биологии. Достаточно упомянуть имена таких ученых, как К. Линней, Ч. Дарвин, Л. Пастер, Д. Менделеев и др., открытия которых в этих науках имели громадные практические последствия.

Начало научно-технической революции принято относить к середине 50-х гг. XX в. В этот период сделан ряд фундаментальных открытий в естественных науках и осуществлено их производственное применение. Это время овладения энергией атома, создания первых ЭВМ и квантовых генераторов, выпуска серии полимерных и других искусственных материалов, выход человека в космос.

В XX в. теоретическим ядром научно-технической революции становятся важнейшие достижения современного естествознания, в частности его пяти лидирующих наук: физики, химии, биологии, кибернетики, космологии. К их числу прежде всего относятся: 1) открытия физики твердого тела, ядра, элементарных частиц, плазмы; 2) глубокий анализ и синтез; 3) молекулярные основы наследственности и жизни, химическая природа нервных возбуждений; 4) математическая формализация процессов, информатизация, автоматизация и компьютеризация развивающихся систем; 5) теория познания и овладения космическими объектами.

Эти открытия есть революционный скачок в науке в целом, выражение более или менее комплексного освоения новых форм движения материи, атомно-молекулярных процессов во взаимосвязи с космосом. С названными достижениями связано развитие и других наук, в особенности технических: атомной энергетики, электроники, информатики, электрохимической, лазерной технологии и т. п.

На базе успехов в фундаментальных областях науки и происходит расцвет многих весьма разнообразных прикладных исследований и инженерных разработок. Опережающее развитие естествознания, его фундаментальных направлений является необходимой предпосылкой успешного развертывания НТР.

Сращивание новых индустриальных технологий микроэлектроникой и компьютерной техникой является одной из главных особенностей современного этапа научно-технической революции.

Еще одно важное свойство современных технологий -- малоотходность и безотходность, что важно как для роста эффективности производства, так и для сохранения окружающей среды.

Глубокие перемены в энергетической базе производства связаны с освоением атомной энергии. За четверть века своего существования атомная энергетика достигла такого уровня, что успешно конкурирует с классическими способами получения энергии.

Основным направлением НТР в области технологии является переход от механической обработки материалов к использованию форм движения материи на молекулярном, атомном, субатомном уровнях, благодаря чему изменилась сама структура вещества. Речь идет о таких технологиях, как химическая, лазерная, прямое преобразование тепловой энергии в электронную, биотехнологическая и генная инженерия.

В современных условиях тема НТР весьма многогранна. И это совершенно естественно, поскольку на протяжении всей истории человечества перед ним никогда не открывались такие поистине фантастические возможности как для гигантского созидания, так и для столь же глобального разрушения. Атомная и термоядерная энергии, которые в обозримом будущем смогут обеспечить подлинное изобилие энергии, автоматизация и информатизация производства, коренным образом меняющиеся условия и характер труда людей, достижения современной химии, позволяющие создать неограниченное количество материалов с заранее заданными свойствами, процесс технологии, колоссальные возможности, открываемые кибернетикой, -- характерные черты современной НТР. Выход человека в космос, широчайший комплекс новых средств охраны здоровья и продления жизни и, наконец, быстрорастущие средства воздействия на процессы органической жизни (на микромолекулярном уровне) -- таков далеко не полный перечень созидательных возможностей, открываемых научно-технической революцией.

Вместе с тем она таит в себе и опасность для человечества. Атомное и термоядерное оружие, накопленные запасы которого в состоянии уничтожить все человечество и все живое на Земле, средства биологической и бактериологической войны, глобальное засорение биосферы планеты, водного и воздушного ее бассейнов, опасности, которые таит в себе новое направление молекулярной биологии (так называемая генная инженерия), -- таковы лишь некоторые подлинно апокалиптические характеристики разрушительных возможностей этой же революции.

Основой, исходной базой научно-технической революции является революция в естественных науках, начавшаяся в первой половине XX в. и продолжающаяся в настоящее время. Революция в естественных науках вызывает революционные по значению перевороты в технике и производстве, а в результате этих последних, в свою очередь, стимулируют и ускоряют процессы революции в естественных науках.

Современное развитие топливно-энергетического, сырьевого и перерабатывающего комплексов немыслимо без опоры на науку. Открытие и использование атомной (ядерной) энергии, изобретение транзисторов, электротехника и электроника, ЭВМ и многие другие новшества обязаны развитию научных исследований. Одним словом, современные преобразования в технике и технологии стали возможны лишь благодаря колоссальному развитию всего комплекса фундаментальных наук о природе -- наук, исследующих принципы строения и эволюции материального мира.

XIX век подготовил величайшую революцию в физике, которая произошла на рубеже XX в.: был произведен успешный прорыв науки на глубинный уровень строения материи -- на уровень микропроцессов, преобразовавший все физическое мышление, что явилось базой развития современной физики твердого тела, лежащей в основе развития электроники. Большинство современных технических наук были в свое время разделами физики. Прогресс физических наук оказывает непосредственное влияние на все основные элементы современного производства -- на его энергетическую базу, на орудия труда и технологию; физика твердого тела оказывает все возрастающее влияние на предметы труда. Это особенно очевидно в современную эпоху, когда на наших глазах происходит рождение атомной и ядерной энергетики, электронной и лазерной технологии, техники на полупроводниковых, микроэлектронных и интегральных схемах и т. п. Успехи физических наук послужили основой для создания и развития очень многих фундаментальных (особенно возникающих на стыке химических и физических, биологических и физических) наук и многих инженерных и научно-технических дисциплин. Так, например, исследование физических явлений в тонких полупроводниковых пленках стали основой работ получения интегральных, гибридных и функциональных схем, что непосредственно связано с процессами миниатюризации и микроминиатюризации электронных приборов и с созданием последних поколений ЭВМ.

С НТР связаны и успехи химической науки. Сейчас химия охватывает все новые и новые сферы органического и неорганического мира, проникает в области ряда смежных наук, формирует пограничные науки, обогащаясь методами и выводами этих наук. В условиях НТР появились новые направления химических наук:

элементоорганическая химия, находящаяся на грани органической и неорганической химии. Развитие этого направления открыло возможности создания новых полимеров металлоорга-нических и кремнийорганических соединений с совершенно немыслимыми ранее свойствами, а также возможности внедрения новых неизмеримо более простых и экономичных технологических методов получения полимеров;

химия комплексных соединений, позволяющая открыть многочисленный класс новых химических соединений. Она способствовала созданию промышленности драгоценных металлов и решению химических аспектов атомной энергии;

физико-химическая механика, связывающая механические и электрические свойства вещества с его химическим составом и строением;

биохимия, которая изучает структуру белка и белковых молекул, функции ферментов, исследует проблемы синтеза

белка в организме, зависимости между химическим строением и биологическими функциями белков. Она изучает такие важнейшие свойства и сложные процессы, как иммунитет и иммунные свойства белков;

электрохимия -- раздел физической химии, посвященный исследованию свойств систем, содержащих ионы, и процессов с участием ионов, протекающих на границах таких систем с другими телами, особенно металлами;

радиохимия связана с решением проблем радиоактивности и радиоизотопов с использованием атомной энергии;

геохимия, или химия Земли, которая в своих исследованиях вещества и процессов, происходящих на Земле, опирается на химические законы и методы;

химическая кинетика -- наука о химических превращениях, исследующих скорости и направления химических реакций. Она помогла созданию общей теории цепных процессов и открытию возможностей управления цепными химическими реакциями и т. д.;

химическая физика дает возможность применения достижений современной физики к основным проблемам химии, а именно к вопросам строения атомов и молекул и к познанию механизма химических реакций.

НТР, успехи физических и химических наук оказали огромное воздействие на подлинную революцию в биологических науках. По определению президента Английского королевского общества, известного физика Блэккета, "молекулярная биология в такой же мере революционировала науку о живом мире, как квантовая теория революционизировала ядерную физику". Интенсивный процесс изучения биологических функций живых существ исходя из анализа молекулярной структуры и молекулярных взаимодействий определил лидирующую роль биохимии и сравнительно новой науки -- молекулярной биологии.

Проникая все глубже в тайны жизненных процессов, биологическая наука раскрывает и механизм использования генетической информации. Особенно интенсивно развиваются молекулярно-биологические исследования, затрагивающие проблемы размножения, наследственности, строения и свойства высокомолекулярных соединений, их биосинтеза и закономерностей их воспроизведения (репродукции) в процессах роста, клеточного деления и развития. Основными объектами молекулярно-биологического изучения являются также такие высокомолекулярные биополимеры, как белки и нуклеиновые кислоты. Отсюда проникновение науки в субмикроскопическое строение клетки, которое принесло самые неожиданные находки, заставляющие радикально пересмотреть многие ранее сложившиеся представления о биохимических, биофизических и физико-химических основах клеточных процессов. Успехи клеточной инженерии позволяют ученым в настоящее время сохранить на длительный срок в соответствующей питательной среде соматические и половые (даже оплодотворенные) клетки умерших животных, в том числе и человека. Если перенести такую оплодотворенную в пробирке яйцеклетку или же соответствующий ей плод в матку матери-суррогата (этот прием получил название -- клонирования), то можно осуществить полноценное вынашивание плода без особых физиологических проблем.

В этом плане немаловажное значение имеет теория информации, теория больших систем и системного анализа, теория управления и неразрывно с ним связанная кибернетика -- наука об общих закономерностях процесса управления и передачи информации в машинах и живых организмах. Таким образом, физика, биология, физиология, биохимия, биофизика, молекулярная биология, генетика, кибернетика и другие современные подразделения естественных наук "атакуют" и завоевывают все новые и новые позиции тайны познания бытия. Но уже сейчас очевидно, что как познавательные, так и практические возможности, которые откроются в связи с революцией в естественных науках, настолько грандиозны и широки по охвату, что они смогут стать отправной позицией для новой научно-технической революции.