Реферат: Естественно-научная картина мира

План

1. Понятие картины мира… 3

2. Глобальный эволюционизм… 4

3. Синергетика — теория самоорганизации… 6

4. Общие контуры современной естественнонаучнойкартины мира… 10

Список использованной литературы… 13

1. Понятие картины мира

Словосочетание «научная картина мира» подразумеваетнекую аналогию между совокупностью описывающих реальный мир научных абстракцийи огромным живописным полотном, на котором художник компактно разместил всепредметы мира. Безусловно, данная аналогия, как и все прочие, довольноприблизительно отражает суть дела, но в целом она удачна. А удачные аналогииобладают удивительным свойством — их можно развернуть дальше, подробнее. Приэтом сходство с объектом аналогии сохранится! Попробуем проделать такуюоперацию с «картинами мира». Живописные полотна имеют одинсущественный недостаток — степень сходства с изображаемым объектом порой бываетдалека от желаемой. В стремлении добиться максимально точного изображения человечествоизобрело фотографию. Точность повысилась, но заметное неудобство сталапричинять статичность, безжизненность. Человечество подумало и изобрелокинематограф — изображаемые объекты ожили, задвигались, возможности адекватноговоспроизведения реальности увеличились. Любопытно, но последовательно сменявшиедруг друга научные картины мира (античная, ньютоновская и современная)претерпели похожие превращения. Античный ученый мир рисовал свою«картину» с большой долей фантазии и выдумки, но сходство с изображаемымбыло минимальным. Ньютоновская картина мира стала суше, строже и во много разточнее (этакая черно-белая фотография, местами, правда, неясная). Нынешняянаучная картина мира «оживила» неподвижную доселе Вселенную,обнаружила в каждом ее фрагменте эволюцию. Описание истории Вселенной со всемее содержимым потребовало уже не фотографии, а киноленты, каждый кадр которойсоответствовал бы определенному этапу ее развития. В этом и заключается главнаяпринципиальная особенность современной естественно-научной картины мира —принцип глобального эволюционизма.

2. Глобальный эволюционизм

Появление принципа глобального эволюционизма означает, что всовременном естествознании утвердилось убеждение в том, что материя, Вселеннаяв целом и во всех ее элементах не могут существовать вне развития. Этопринципиально новый для естествознания взгляд на вещи, хотя сама идея эволюциизародилась в XIX в. Наиболее сильно она прозвучала в учении Ч. Дарвина опроисхождении видов.

Эволюционное учение оказало сильное влияние на умысовременников Ч. Дарвина. Однако перебраться через пропасть, отделявшую науки оживом от наук о неорганическом мире, в XIX в. так и не смогли, ограничившисьрастительным и животным миром. Классические фундаментальные науки, прежде всегофизика и астрономия, составлявшие основу ньютоновской картины мира, оставалисьв стороне от эволюционного учения. Вселенная в целом представлялась равновеснойи неизменяемой. А поскольку время ее существования бесконечно, то вполневероятно появление в результате случайных локальных возмущений наблюдаемыхнеравновесных образований с заметной организацией структур (галактик, планетныхсистем и т.д.). Противоестественным явлением, или артефактом (лат. Arte —искусственно + factus. — сделанный), выглядело и появление жизни на нашейпланете. Считалось, что такого рода «отклонения» в существовании Вселенной —явления временные, с остальным космосом не связанные.

В ХХ веке все радикально изменилось. Первая крупная брешь вантиэволюционном настрое классической физики была пробита в начале 20-х гг. врезультате открытия расширения Вселенной, или ее нестационарности. Но еслиВселенная расширяется и галактики как бы отодвигаются друг от друга, тоестественно, возникает вопрос: а какие же силы сообщают им начальную скорость идают необходимую энергию. Современное естествознание считает, что оно можетответить на этот вопрос теорией Большого взрыва. При этом зарождение Вселеннойвыводится из ее некоего исходного состояния с последующей эволюцией, приведшейв конечном счете к ныне наблюдаемому облику. Эта теория более или менее прочноутвердилась в естествознании в 70-е гг. (однако идея была предложена еще в 40-егг). Радикальное обновление представлений об устройстве мирозданья заключаетсяв следующем. Вселенная нестационарна, она имела начало во времени,следовательно, исторична, т.е. эволюционирует во времени. И эту эволюциюпротяженностью в 20 млрд лет, в принципе, можно реконструировать! Таким образом,идея эволюции завладела физикой, химией, космологией.

В XX в. эволюционное учение интенсивно развивалось и в рамкахего прародительницы — биологии. Наиболее выдающиеся успехи достигнуты намолекулярно-генетическом уровне: расшифрован генетический механизм передачинаследуемой информации, выяснены роль и структура ДНК и РНК, найдены методыопределения последовательностей нуклеотидов в них и т.п.

Идея эволюции проникла и в другие области естествознания. Вгеологии, например, окончательно утвердилась концепция дрейфа континентов. Аэкология, биогеохимия, антропология были «эволюционны» изначально. Такимобразом, современное естествознание вправе сформулировать лозунг: «Всесуществующее есть результат эволюции!» Укорененность в нынешней научной картинемира представления о всеобщем характере эволюции является ее главнойотличительной чертой. Но если в биологии концепция эволюции имеет давниеустойчивые традиции, то физика и химия, как уже было сказано, к ней толькопривыкают. Облегчить этот процесс призвано новое междисциплинарное научноенаправление, появившееся в 70-х гг., — синергетика. Она претендует на описаниедвижущих сил эволюции любых объектов нашего мира.

3. Синергетика — теория самоорганизации

Появление синергетики в современном естествознанииинициировано, видимо, подготовкой глобального эволюционного синтеза всех естественнонаучныхдисциплин. Эту тенденцию в немалой степени сдерживало такое обстоятельство, какразительная асимметрия процессов деградации и развития в живой и неживойприроде.

В классической науке XIX в. господствовало убеждение, чтоматерии изначально присуща тенденция к разрушению всякой упорядоченности,стремление к исходному равновесию (в энергетическом смысле это и означалонеупорядоченность или хаос). Такой взгляд на вещи сформировался подвоздействием равновесной термодинамики. Знаменитое второе начало (закон)термодинамики в формулировке немецкого физика Р. Клаузиуса звучит так:«Теплота не переходит самопроизвольно от холодного тела к болеегорячему». Закон сохранения и превращения энергии (первое начало термодинамики),в принципе, не запрещает такого перехода, лишь бы количество энергиисохранялось в прежнем объеме. Но в реальности это никогда не происходит. Даннуюодносторонность, однонаправленность перераспределения энергии в замкнутыхсистемах и подчеркивает второе начало термодинамики. Для отражения этогопроцесса в термодинамику было введено новое понятие — «энтропия». Подэнтропией стали понимать меру беспорядка системы. Более точная формулировкавторого начала термодинамики приняла такой вид: при самопроизвольных процессахв системах, имеющих постоянную энергию, энтропия всегда возрастает. Физическийсмысл возрастания энтропии сводится к тому, что состоящая из некоторогомножества частиц изолированная (с постоянной энергией) система стремитсяперейти в состояние с наименьшей упорядоченностью движения частиц. Это и естьнаиболее простое состояние системы, или термодинамическое равновесие, прикотором движение частиц хаотично. Максимальная энтропия означает полноетермодинамическое равновесие, что эквивалентно хаосу.

Материя способна осуществлять работу и противтермодинамического равновесия, самоорганизовываться и самоусложняться. Постулато способности материи к саморазвитию в философию был введен достаточно давно. Авот его необходимость в фундаментальных естественных науках (физике, химии)начали осознавать только сейчас. На этой волне и возникла синергетика — теориясамоорганизации. Ее разработка началась несколько десятилетий назад. Внастоящее время она развивается по нескольким направлениям: синергетика (Г.Хакен), неравновесная термодинамика (И.Р. Пригожий) и др. Общий смысл комплексасинергетических (термин Г. Хакена) идей, которые развивают эти направления,заключается в следующем:

• процессы разрушения и созидания, деградации и эволюции воВселенной равноправны;

• процессы созидания (нарастания сложности и упорядоченности)имеют единый алгоритм, независимо от природы систем, в которых ониосуществляются.

Таким образом, синергетика претендует на открытие некоегоуниверсального механизма, при помощи которого осуществляется самоорганизациякак в живой, так и неживой природе. Под самоорганизацией при этом понимаетсяспонтанный переход открытой неравновесной системы от менее сложных иупорядоченных форм организации к более сложным и упорядоченным. Отсюда следует,что объектом синергетики могут быть отнюдь не любые системы, а только те,которые отвечают как минимум двум условиям. Прежде всего, они должны быть:открытыми, т.е. обмениваться веществом или энергией с внешней средой; исущественно неравновесными, или находиться в состоянии, далеком оттермодинамического равновесия.

Но именно такими являются большинство известных нам систем.Изолированные системы классической термодинамики — это определеннаяидеализация, в реальности они — исключение, а не правило. Сложнее обстоит делосо Вселенной в целом. Если считать Вселенную открытой системой, то, что можетслужить ее внешней средой? Современная физика полагает, что для вещественнойВселенной такой средой является вакуум. Итак, синергетика утверждает, что развитиеоткрытых и сильно неравновесных систем протекает путем нарастающей сложности иупорядоченности. В цикле развития такой системы наблюдаются две фазы:

1) период плавного эволюционного развития, с хорошопредсказуемыми линейными изменениями, подводящими в итоге систему к некоторомунеустойчивому критическому состоянию;

2) выход из критического состояния одномоментно, скачком ипереход в новое устойчивое состояние с большей степенью сложности иупорядоченности.

Самый популярный и наглядный пример образования структурнарастающей сложности — хорошо изученное в гидродинамике явление, названноеячейками Бенара. При подогреве жидкости, находящейся в сосуде круглой илипрямоугольной формы, между нижним и верхним ее слоями возникает некотораяразность (градиент) температур. Если градиент мал, то перенос тепла происходитна микроскопическом уровне и никакого макроскопического движения не происходит.Однако при достижении градиентом некоторого критического значения в жидкостивнезапно (скачком) возникает макроскопическое движение, образующее четковыраженные структуры в виде цилиндрических ячеек. Сверху такаямакроупорядоченность выглядит как устойчивая ячеистая структура, похожая напчелиные соты. Это хорошо знакомое всем явление с позиций статистической механикиневероятно. Ведь оно свидетельствует, что в момент образования ячеек Бенарамиллиарды молекул жидкости, как по команде, начинают вести себяскоординированно, согласованно, хотя до этого пребывали в хаотическом движении.Создается впечатление, будто каждая молекула «знает», что делают всеостальные, и желает двигаться в общем строю. (Слово «синергетика»,кстати, как раз и означает «совместное действие»). Классическиестатистические законы здесь явно не работают, это явление иного порядка. Ведьесли бы, даже случайно, такая «правильная» и устойчиво«кооперативная» структура образовалась, что почти невероятно, она тутже бы и распалась. Но она не распадается при соответствующих условиях (притокэнергии извне), а, наоборот, устойчиво сохраняется. Значит, возникновениеструктур нарастающей сложности — не случайность, а закономерность. Поисканалогичных процессов самоорганизации в других классах открытых неравновесныхсистем вроде бы обещает быть успешным: механизм действия лазера; росткристаллов; химические часы (реакция Белоусова—Жаботинского); формированиеживого организма; динамика популяций. Все это примеры самоорганизации системсамой разной природы. Синергетическая интерпретация такого рода явленийоткрывает новые возможности и направления их изучения. В обобщенном виденовизну синергетического подхода можно выразить следующими позициями.

• Хаос не только разрушителен, но и созидателен,конструктивен; развитие осуществляется через неустойчивость (хаотичность).

• Линейный характер эволюции сложных систем, к которомупривыкла классическая наука, не правило, а, скорее, исключение; развитиебольшинства таких систем носит нелинейный характер. А это значит, что длясложных систем всегда существует несколько возможных путей эволюции.

• Развитие осуществляется через случайный выбор одной изнескольких разрешенных возможностей дальнейшей эволюции в точке бифуркации.Следовательно, случайность — не досадное недоразумение; она встроена в механизмэволюции. А нынешний путь эволюции системы, возможно, не лучше, чем те, которыебыли отвергнуты случайным выбором.

Синергетика — родом из физических дисциплин, в частности, изтермодинамики. Но ее идеи носят междисциплинарный характер. Они подводят базупод совершающийся в естествознании глобальный эволюционный синтез. Поэтому всинергетике видят одну из важнейших составляющих современной научной картинымира.

4. Общие контуры современной естественнонаучной картины мира

Мир, в котором мы живем, состоит из разномасштабных открытыхсистем, развитие которых подчиняется общим закономерностям. При этом он имеетсвою долгую историю, в общих чертах известную современной науке. Приведемхронологию наиболее важных событий[1]

20 млрд. лет назад — Большой взрыв.

3 минуты спустя — образование вещественной основы Вселенной(фотоны, нейтрино и антинейтрино с примесью ядер водорода, гелия и электронов).

Через несколько сотен тысяч лет — появление атомов (легкихэлементов).

19—17 млрд. лет назад образование разномасштабных структур(галактик).

15 млрд. лет назад — появление звезд первого поколения,образование атомов тяжелых элементов.

5 млрд. лет назад — рождение Солнца.

4,6 млрд. лет назад — образование Земли.

3,8 млрд. лет назад — зарождение жизни.

450 млн. лет назад — появление растений.

150 млн. лет назад — появление млекопитающих.

2 млн. лет назад — начало антропогенеза.

Подчеркнем, что современной науке известны не только«даты», но во многом и сами механизмы эволюции Вселенной от Большоговзрыва до наших дней. Наиболее крупные открытия тайн истории Вселеннойосуществлены во второй половине ХХ века: предложена и обоснована концепцияБольшого взрыва, установлены типы фундаментальных взаимодействий, построены первыетеории их объединения и т.д. Мы обращаем внимание в первую очередь на успехифизики и космологии потому, что именно эти фундаментальные науки формируютобщие контуры научной картины мира. Картина мира, рисуемая современныместествознанием, необыкновенно сложна и проста одновременно. Сложна потому, чтоспособна поставить в тупик человека, привыкшего к согласующимся со здравымсмыслом классическим научным представлениям. Идеи начала времени;корпускулярно-волнового дуализма квантовых объектов; внутренней структурывакуума, способной рождать виртуальные частицы, и другие подобные новациипридают нынешней картине мира немножко «безумный» вид. Но в то жевремя эта картина величественно проста, стройна и где-то даже элегантна. Этикачества ей придают в основном уже рассмотренные нами ведущие принципыпостроения и организации современного научного знания: системность, глобальныйэволюционизм, самоорганизация, историчность.

Данные принципы построения научной картины мира в целомсоответствуют фундаментальным закономерностям существования и развития самойПрироды. Системность означает воспроизведение наукой того факта, что Вселеннаяпредстает как наиболее крупная из известных нам систем, состоящая из огромногомножества элементов (подсистем) разного уровня сложности и упорядоченности. Подсистемой обычно понимают некое упорядоченное множество взаимосвязанныхэлементов. Эффект системности обнаруживается в появлении у целостной системыновых свойств, возникающих в результате взаимодействия элементов (атомыводорода и кислорода, например, объединенные в молекулу воды, радикально меняютсвои обычные свойства). Другой важной характеристикой системной организацииявляется иерархичность, субординация — последовательное включение систем нижнихуровней в системы более высоких уровней. Системный способ объединения элементоввыражает их принципиальное единство: благодаря иерархичному включению системразных уровней друг в друга каждый элемент любой системы оказывается связанымсо всеми элементами всех возможных систем. (Например: человек — биосфера —планета Земля — Солнечная система — Галактика и т. д.) Именно такойпринципиально единый характер демонстрирует нам окружающий мир. Подобнымобразом организуются и научная картина мира, и создающее ее естествознание. Всеего части ныне теснейшим образом взаимосвязаны — сейчас уже нет практически ниодной «чистой» науки. Все пронизано и преобразовано физикой и химией.Глобальный эволюционизм — это признание невозможности существования Вселенной ивсех порождаемых ею менее масштабных систем вне развития, эволюции.Эволюционирующий характер Вселенной, кроме того, свидетельствует опринципиальном единстве мира, каждая составная часть которого есть историческоеследствие глобального эволюционного процесса, начатого Большим взрывом.Самоорганизация — наблюдаемая способность материи к самоусложнению и созданиювсе более упорядоченных структур в ходе эволюции. Эти принципиальныеособенности современной естественнонаучной картины мира и определяют в главномее общий контур, а также сам способ организации разнообразного научного знанияв нечто целое и последовательное.

Однако есть еще одна особенность современной научной картинымира, отличающая ее от прежних вариантов. Она заключается в признанииисторичности, а следовательно, принципиальной незавершенности настоящей, да илюбой другой научной картины мира. Та, которая есть сейчас, порождена какпредшествующей историей, так и специфическими социокультурными особенностяминашего времени. Развитие общества, изменение его ценностных ориентации,осознание важности исследования уникальных природных систем, в которыесоставной частью включен и человек, меняют стратегию научного поиска, самоотношение человека к миру. Но ведь развивается и Вселенная.

Список использованной литературы

1. КнязеваЕ.Н., Курдюмов С.П. Законы эволюции и самоорганизации сложных систем. — М.:Наука, 1994.

2. КузнецовВ.И., Идлис Г.М, Гутина В.Н. Естествознание. — М.: Агар, 1996.

3. КунТ. Структура научных революций / Пер. с англ. — М.: Прогресс, 1975.

4. ЛакатосИ. Методология научных исследовательских программ // Вопр. философии. — 1995. —№ 4.

5. РовинскийР.Е. Развивающаяся Вселенная. — М. 1995.

6. Современнаяфилософия науки. — М.: Логос, 1996.

7. СтепинB.C. Философская антропология и философия науки. — М.: Высшая школа, 1992.

8. Философияи методология науки. — М.: Аспект Пресс, 1996.