«Концепции современного естествознания: конспект лекций»

Ольга Николаевна Стрельник Концепции современного естествознания Конспект лекций

ВВЕДЕНИЕ Место науки в системе духовной культуры

Культура– это воплощение человеческих стремлений, переживаний и достижений, провалов и разочарований, это именно то, что отличает человека от животных. Культура представлена в различных продуктах материальной и духовной деятельности, в системе норм и учреждений, в духовных и материальных ценностях. Культура – это и результат человеческой деятельности, и сама деятельность. Создавая новые культурные ценности, человек преодолевает свою социальную и природную ограниченность. Культура имеет динамичный, развивающийся характер, причем развивается не только вся система в целом, но и ее отдельные компоненты.

В культуре выделяют материальную и духовную сферы, которые различаются по способу воплощения результатов человеческих усилий. Материальная культура – это вся сфера материальной деятельности человека (орудия и предметы труда, жилища, одежда, предметы обихода, техника и т. п.). Понятием «духовная культура» обозначаются духовная деятельность людей, ее процесс, средства и результаты, т. е. сфера сознания, познания, воспитания и просвещения. Продуктом духовной деятельности являются идеи, представления, научные гипотезы, художественные образы, мифологические символы, моральные и правовые нормы, религиозные воззрения и т. п. Вместе с тем разделение на материальную и духовную культуру достаточно условно, так как все предметы материальной культуры являются воплощением идей и знаний, т. е. продуктом человеческого сознания, а явления духовной культуры всегда объективируются в материальных предметах – книгах, картинах, архитектурных сооружениях и т. п.

В универсум духовной культуры входят наука, философия, искусство, религия, мифология, право, мораль. Основные компоненты духовной культуры называют также формами общественного сознания. Каждая из названных форм имеет собственный предмет, выделяемый из общего конгломерата культуры, специфический способ функционирования и выполняет конкретные социально-культурные функции. В любом компоненте духовной культуры можно выделить ценности и знания, однако их доля различна в науке и религии, философии и мифологии, искусстве и морали. Наука представляет собой один из важнейших компонентов духовной культуры, в котором познавательный элемент преобладает над ценностным, смысл науки и научной деятельности заключается в получении объективных знаний о мире. Однако наука – это не только система знания. Как элемент духовной культуры она представляет собой и систему деятельности огромного числа людей, и особый социальный институт. Особенности научного познания, специфика естествознания, концепции, создаваемые в различных научных дисциплинах и определяющие современную научную картину мира, – таковы основные темы, которые будут рассмотрены в настоящем курсе лекций.

Тема 1. ОСОБЕННОСТИ ЕСТЕСТВЕННО-НАУЧНОГО ПОЗНАНИЯ

1.1. Понятие науки. Познание и наука

Познание обозначает последовательное движение к знанию. Термин «познание» может употребляться в разных смыслах. Во-первых, познание часто определяется как родовая сущностная способность человека, отличающая его от животных. В этом смысле познание – одна из способностей человека, которая помогает ему адаптироваться к реальности в условиях недостаточной биологической приспособленности к выживанию. Во-вторых, познание понимается как творческий процесс получения знаний. В этом смысле познание – это один из видов культурной деятельности, осуществляющийся как на уровне отдельного индивида, так и всего человечества. В-третьих, познание может приравниваться к знанию. В этом случае особая (познавательная) деятельность человека и ее результат отождествляются. Строго говоря, такое понимание термина «познание» не совсем корректно, однако в обыденной жизни мы часто не различаем понятия «познание» и «знание».

Знание часто неправомерно отождествляется с истиной, вследствие чего возникают неверные определения знания:

– знание – результат познания, характеризующийся сознанием истины;

– знание – истинный познавательный образ, и др. Конечно, всякая истина есть знание, но не всякое знание

есть истина, знание может существовать и в форме заблуждения. Понятие «знание» характеризует обладание человеком определенной информацией и частичную осознанность этой информации. Знание в форме заблуждения – это информация о том, чего нет в действительности, но что человек мыслит или представляет как существующее. Понятно, что знание в форме заблуждения не имеет отношения к истине, противостоит ей, но при этом остается знанием.

Отождествление истинного и научного знания также неправомерно. Наука, ориентируясь на получение объективного истинного знания, включает в себя множество ложных, ошибочных или сомнительных идей. Неистинными или недоказанными являются гипотетическое научное знание, недоказанные теоремы, парадоксы и т. п. Однако такого рода знание, несмотря на свою возможную неистинность, не исключается из сферы науки. Именно за счет гипотетического, парадоксального знания, требующего дополнительной проверки и уточнения, происходит развитие науки. Истина может также существовать не только в виде научного знания, но и во вненаучной форме: в обыденном знании, религии, искусстве, философии и т. п. Наука представляет собой лишь один из способов постижения мира. Все виды знания как элементы духовной культуры равноценны и одинаково необходимы для понимания природы познавательной деятельности человека. Каждый из видов знания имеет собственные форму и содержание и существует независимо от других видов.

Обыденное, или житейское, знание основано на повседневном опыте, согласовано со здравым смыслом и во многом с ним совпадает. Обыденное знание сводится к констатации и описанию фактов. По мере расширения универсума фактов, о которых знает человек, т. е. по мере развития науки, философии, искусства, сфера обыденного знания также расширяется и изменяется. Житейское знание выступает основой всех других видов знания, поэтому его значимость не следует преуменьшать.

Художественное знание формируется в сфере искусства и в отличие от научного или философского знания не стремится быть доказательным и обоснованным. Формой существования этого вида знания является художественный образ. Главная особенность художественных образов – самоочевидность и убедительность независимо от любого доказательства. В искусстве в отличие от науки и философии допускается и даже приветствуется вымысел, поэтому тот образ мира, который создается искусством, всегда более или менее условен. Но вымысел используется именно для того, чтобы выразительнее предъявить какое-то объективное знание о реальности. Искусство интересует по большей части не природная, а культурная и человеческая реальность, которая в науке находит весьма ограниченное отражение. Если задача науки – вывести общие и необходимые закономерности, то задача искусства – сохранить и предъявить единичное и особенное и через них сказать что-то об общем. Искусство, опираясь на собственные средства, стремится осмыслить уникальное как своего рода квинтэссенцию реальности. Безусловно, познание – не главная функция искусства, поэтому художественное знание существует как побочный продукт художественного творчества. Однако полное отрицание познавательной ценности искусства было бы неверным.

Мифологическое знание представляет собой синкретическое единство рационального и эмоционального отражения действительности. В мифологическом знании присутствуют данные наблюдений об окружающем мире, однако они не осмысливаются рациональным образом. Мифологическое знание представляет собой не столько объективное отражение действительности, сколько отражение переживаний людей по поводу этой действительности. Па первоначальных этапах развития человечества мифологическое знание играло значительную роль, обеспечивая стабильность первобытного социума и трансляцию значимой информации от одних поколений людей к другим. С помощью мифологического знания первобытный человек структурировал и моделировал реальность, т. е. в конечном итоге познавал ее. Первоначальная мифологическая классификация явлений послужила в дальнейшем основой возникновения рациональных форм знания – философии и науки.

Сущностной характеристикой религиозного знания является его связь с верой в сверхъестественное и эмоционально-образным отражением действительности. Религия – это внутренне интегрированная система верований, чувств и действий, направленных на установление отношений со сверхъестественным. В религии акцент делается на веру, а не на доказательство и аргументацию. Результаты религиозного размышления формулируются в конкретных, наглядно-чувственных образах. Религия предлагает человеку верить, переживать и сопереживать, а не размышлять и делать выводы. Религиозное знание не предполагает какой-либо критики или проверки и представляет собой совокупность абсолютных ценностей, норм и идеалов, во всяком случае, религия называет их абсолютными. Однако, несмотря на обращение к эмоционально-чувственной стороне человеческой природы, любая развитая религиозная система имеет характер умопостигаемой мировоззренческой доктрины. Религия, будучи одним из вариантов ответа на вечные вопросы, представляет собственную версию картины мира.

Главной особенностью философского знания является его рационально-теоретическая форма. В отличие от науки, дающей частные ответы на частные вопросы, философия представляет собой развернутый ответ на мировоззренческие вопросы, и поэтому ценностная составляющая принципиально неустранима из философского знания. На стадии формирования философское знание было тесно связано с научным. В античности философией назывался весь комплекс теоретических знаний, из которого затем выделились различные частнонаучные дисциплины. В современной философии существуют разделы, которые непосредственно связаны с научным знанием. Философия, так же как и наука, имеет эссенциалистскую направленность (направленность на сущность), в ней приветствуются логическая аргументация и доказательность выдвигаемых положений. С наукой философию сближает опора на рационально-теоретические методы исследования, выработка достоверных, общезначимых положений и принципов. И в науке, и в философии знание выражается в рациональной форме в виде понятий, суждений и умозаключений.

Однако в отличие от философии научное знание не носит мировоззренческого характера, наука ничего не говорит человеку о его жизненных, экзистенциальных нуждах. Предметом научного исследования в гуманитарной, социальной или естественной сферах является только один из полюсов мировоззренческого отношения: либо человек, либо мир. Ни одна наука не стремится прояснить фундаментальное мировоззренческое отношение «человек – мир». Ни одна наука не решает вопроса о добре и зле, свободе и рабстве, истине и лжи, красоте и безобразности, хотя ее могут интересовать возможности человеческого сознания и воли, особенности восприятия эстетических форм или достоверное знание о физической реальности. Ни одна наука не выявляет универсальные связи действительности и не проясняет фундаментальные предпосылки бытия, она лишь дает частные знания о мире, на основе которых формируются всеобъемлющие мировоззренческие системы. Именно поэтому философское знание не следует отождествлять с научным.

В современной культуре существует особый вид знания, которое объединяет в себе черты художественного, мифологического, религиозного и научного – квазинаучное. При этом квазинаучное знание является самостоятельным культурным явлением, несводимым к перечисленным выше формам. Квазинаучное знание представлено в мистике и магии, алхимии, астрологии, паранауках, эзотерических учениях и т. п. Квазинаучное знание выполняет специфические компенсаторные функции, позволяя человеку обрести психологический комфорт в быстро меняющейся и труднопредсказуемой реальности. Основная интенция научного знания – постижение действительности в форме объективности – для квазинаучного знания не характерна.

Термин «наука» употребляется в следующих смыслах: особый род знания, обладающий собственными характеристиками, отличающими его от других видов;

особый род деятельности по формированию такого знания;

особый социальный институт, представленный различными организациями и учреждениями.

Все эти значения термина «наука» совершенно правомерны и имеют право на существование. Пауку можно рассматривать и как знание, и как деятельность, и как социальный институт.

Наука как социальный институт представляет собой совокупность организаций и учреждений, в которых и через которые особая группа людей (научное сообщество) осуществляет свою деятельность – получение объективного знания, попутно решая иные, не познавательные задачи: политические, юридические, социальные и т. п.

Наука как деятельность предполагает творческий процесс получения знания и направлена на раскрытие объективных законов по которым существуют природа, общество и человек. Паучная деятельность имеет и социальный аспект: выполнение разного рода социальных ролей и функций, напрямую не связанных с генерированием знания.

Главной особенностью научного знания является рациональность. В науке новые сведения о реальности формулируются и выражаются в виде непротиворечивых принципов и законов. Представления о рациональности меняются от эпохи к эпохе, однако логическая непротиворечивость остается неизменной нормой и лежит в основании любой концепции рациональности.

Другой особенностью научного знания является объективность. Наука стремится постигать действительность как можно более полно и точно, по возможности исключая субъективистские моменты. Требование объективности в случае гуманитарных и социальных наук имеет свою специфику, поскольку предметом наук о духе выступает культурная и человеческая реальность, постижение которой неизбежно содержит субъективные моменты. Однако субъективность и субъективизм – разные понятия, поэтому требование объективности, определенным образом трансформируясь, тем не менее сохраняется и в науках о духе (1.6).

В отличие от обыденного знания научное знание не ограничивается констатацией фактов, а стремится их объяснить, т. е. имеет объяснительный характер. Научное знание является знанием доказательным. Наука имеет интенцию на обоснование своих положений, что роднит ее с философией. Это, однако, не отменяет того факта, что в научном знании существуют гипотезы, которые в дальнейшем могут быть опровергнуты, парадоксы, недоказанные теоремы и т. п.

Наука за единичным и случайным стремится обнаружить общее и необходимое. Цель науки – открытие закономерностей и общих принципов. Что касается гуманитарного и социального познания, то здесь изменяется само представление о познаваемых закономерностях. Однако науки о духе также изучают общее и типичное, проявляющееся через индивидуальную деятельность человека.

Особые задачи науки – это предсказание неизвестных фактов и явлений и определение тенденций развития уже известных. Предсказательная сила, или эвристичность, научных теорий – одно из важнейших свойств, по которым оценивается новое знание в науке.

Особенностью научного знания является также его системная организованность. Все данные науки упорядочены в теориях и концепциях, которые согласуются друг с другом и с доминирующими в ту или иную эпоху мировоззренческими представлениями о бытии, человеке, возможном и невозможном и т. п.

Паучное знание существует на разных уровнях (эмпирическом, теоретическом, метатеоретическом) и отграничивается от других видов знания по ряду критериев.

1.2. Проблема критериев научности

Проблема критериев научности была сформулирована в философии неопозитивизма в 1920-1930-е гг. До этого времени ответ на вопрос о критериях научности ограничивался констатацией того, что научное знание есть знание логически проработанное, ясное, отчетливое и подтверждаемое опытом. Содержательное наполнение этих положений привело к пониманию нетривиальности проблемы и невозможности обнаружить однозначные формально-логические критерии отграничения научного знания от ненаучного. Проблема критериев научности напрямую связана с проблемой рациональности. Поиск критериев научности одновременно означает определение критериев научной рациональности.

В 1920-е гг. философами-неопозитивистами была предложена верификационная концепция научного знания. В качестве критерия отграничения научного знания от ненаучного неопозитивисты рассматривали верификацию, т. е. опытную подтверждаемость. Паучные высказывания осмысленны, поскольку могут быть проверены на соответствие опыту, неверифицируемые высказывания бессмысленны. Паучные положения тем лучше обоснованы, чем больше подтверждающих эти положения фактов. С помощью процедуры верификации неопозитивисты предполагали очистить науку от всех неосмысленных высказываний, построить идеальную с точки зрения логики модель науки. Очевидно, что в неопозитивистской модели наука сводилась к эмпирическому знанию, высказываниям о фактах, подтверждаемым опытом.

Верификационная концепция научного знания сразу же после появления была подвергнута критике. Суть критических положений сводилась к утверждениям о том, что наука не может развиваться только на основе опыта, так как предполагает получение и таких результатов, которые несводимы к опыту и напрямую из него невыводимы. В науке существуют высказывания о фактах прошлого, формулировки общих законов, которые не могут быть проверены с помощью критерия верификации. Кроме того, сам принцип верифицируемости неверифицируем, т. е. его следует отнести к разряду бессмысленных, подлежащих исключению из системы научных высказываний.

К. Поппер в своей концепции критического рационализма предложил иной критерий отграничения научного знания от ненаучного – фальсификацию. Теоретическая позиция критического рационализма складывалась в полемике с неопозитивизмом. Так, К. Поппер утверждал, что научное отношение – это прежде всего критическое отношение. Испытание гипотезы на научность должно заключаться не в поиске подтверждающих фактов, а в попытках опровержения. Фальсифицируемость, таким образом, приравнивается к эмпирической опровержимости. Из общих положений теории выводятся следствия, которые могут быть соотнесены с опытом. Затем эти следствия подвергаются проверке. Опровержение одного из следствий теории фальсифицирует всю систему. «Не верифицируемость, а фальси-фицируемость системы должна считаться критерием демар-кации^ От научной системы^ я требую, чтобы она имела такую логическую форму, которая делает возможным ее выделение в негативном смысле: для эмпирической научной системы должна существовать возможность быть опровергнутой опытом», – утверждает К. Поппер. По его мнению, науку следует понимать как систему гипотез, догадок и предвосхищений, которые используются до тех пор, пока выдерживают эмпирическую проверку. «Высказывания или системы высказываний содержат информацию об эмпирическом мире только в том случае, если они обладают способностью прийти в столкновение с опытом, или более точно – если их можно систематически проверять, т. е. подвергать проверкам... результатом которых может быть их опровержение», – пишет К. Поппер.

Таким образом, К. Поппер предлагает анализировать науку на теоретическом уровне, как целостную систему, а не заниматься подтверждением отдельных высказываний. Любая теория, по его мнению, если она претендует на статус научной, должна в принципе опровергаться опытом. Если теория построена так, что она в принципе неопровержима, то ее нельзя считать научной.

Критерий фальсификации в свою очередь был подвергнут критике. Утверждалось, что принцип фальсифицируемости недостаточен, поскольку неприменим к тем положениям науки, которые не поддаются сопоставлению с опытом. Кроме того, реальная научная практика противоречит требованию немедленного отказа от теории, если обнаружен единственный противоречащий ей эмпирический факт. Как считает М. Полани, «ученые сплошь и рядом игнорируют данные, несовместимые с принятой системой научного знания, в надежде, что в конечном счете эти данные окажутся ошибочными или неотносящимися к делу^ Самые упрямые факты будут отодвинуты в сторону, если для них нет места в уже сформировавшейся научной системе». Опровержение теории – результат не столько ее фальсификации, сколько вытеснения другой теорией, лучше объясняющей факты.

Дальнейшее развитие темы демаркации научного и ненаучного знания шло по линии критики установки на поиск однозначного формально-логического критерия, позволяющего определить границы научности. В качестве нового решения этой проблемы было предложено рассматривать науку не только на эмпирическом и теоретическом, но и на метатеоре-тическом уровне, на котором задаются содержательные нормы и стандарты научности, зависящие от господствующего в данную конкретную эпоху мировоззрения (1.3).

Для обозначения метатеоретического уровня науки Т. Куном было введено понятие «парадигма». Парадигма – это признанные всеми научные достижения, которые определяют модели постановки научных проблем и способы их решения, являются источником методов, проблемных ситуаций, стандартов решения задач. Па уровне парадигмы формируются основные нормы отграничения научного знания от ненаучного. В результате смены парадигм происходит смена стандартов научности. Теории, сформулированные в разных парадигмах, не могут быть сопоставлены, поскольку опираются на разные стандарты научности и рациональности.

И. Лакатос связывает проблему отграничения научных теорий от ненаучных с проблемой удовлетворительной методологии. Каждой методологической концепции соответствуют своя теория научной рациональности и своя научно-исследовательская программа, считает он. Таким образом, если у неопозитивистов и К. Поппера научность знания определяется опытом и логикой, то в концепции И. Лакатоса научность кроме опыта и логики предполагает ряд содержательных установок, которые входят в ядро исследовательской программы. Понятие научности перестает ассоциироваться только с соответствием строгим формально-логическим стандартам. Проблема отграничения научного знания от ненаучного приобретает новый характер: для ее решения необходимо обратиться к содержательным критериям, которые не являются априорными (доопытны-ми) и меняются вместе с развитием знания.

В современной философии предлагается и более радикальная концепция научности. Ее автор П. Фейерабенд полностью отрицает рациональный характер науки. По его мнению, стандарты научности и рациональности меняются не только от эпохи к эпохе, но и от одного ученого к другому. Ученый занимается пропагандой своей теории так же, как политик пропагандирует ту или иную идеологию. Чем больше ученый преуспевает в рекламе своих идей, тем больше шансов, что именно его концепция будет принята научным сообществом. Поэтому развитие науки и научная деятельность полностью иррациональны. Таким образом, наука превращается в одну из форм идеологии, утрачивает интенцию на получение объективного знания и рациональный характер.

Очевидно, что концепция П. Фейерабенда, отражая некоторые особенности развития научного знания, вместе с тем приводит к ошибочным выводам о тотальной нерациональности науки. Действительно, наука, претендующая на то, чтобы иметь единственно правильный метод и давать единственно верное знание, превращается в род идеологии. Однако не вся наука такова. Трансформация понятия научности в XX в. привела к тому, что научность перестала рассматриваться как абсолютная истинность, наука не претендует на центральное место в культуре, тем самым сохраняя специфичность своего содержания и способов функционирования. Наука – инструмент в руках человека, причем имеющий ограничения для применения, а не единственный смыл и цель культурной деятельности.

Таким образом, попытка найти однозначные формально-логические критерии научности и реконструировать историю науки как абсолютно рациональный процесс приводит к выводу об иррациональности самой науки. Исследователи сталкиваются с парадоксом: им следует признать наличие ненаучного и нерационального внутри самой науки. Проблема заключается в том, что в неопозитивизме и критическом реализме научность отождествляется со строгим соответствием логическим процедурам. Однако ни контекст открытия теории, ни контекст ее обоснования не сводятся только к дедуктивным процедурам. В реальном научном исследовании существуют элементы, не укладывающиеся в жесткую формально-логическую схему. Поэтому вопросы отграничения научного знания от ненаучного невозможно решить, опираясь только на логические критерии. Содержательность критериев научности, однако, не отменяет того факта, что существует особый вид знания, называемый научным, который может быть отграничен от других видов знания по целому ряду параметров. В современной науке наряду с процедурами верификации и фальсификации используются такие содержательные критерии выбора и предпочтения знания, как простота, красота, непротиворечивость, прагматичность, системность, эвристичность, когерентность.

Критерий непротиворечивости предполагает, что истинное знание должно выражаться в логически непротиворечивых формах. Логическое противоречие свидетельствует либо о заблуждении, либо о лжи.

Когерентность (системность) предполагает, что новое знание должно быть хорошо согласовано с теми результатами, которые уже оцениваются как истинные. В качестве такого фундаментального знания выступают философские принципы причинности, единства мира, сохранения энергии, самоорганизации мира и т. п. Критерий когерентности позволяет выбрать между двумя теориями, которые не могут быть проверены на практике и являются логически непротиворечивыми. Из двух теорий истинной признается та, которая больше совместима с фундаментальным знанием.

Критерий эвристичности применяется, когда перечисленные выше способы отграничения истинного знания от неистинного не позволяют принять решение. Эвристичность характеризует потенцию знания к увеличению. Из двух теорий более эвристичной является та, в которой теоретический рост опережает эмпирический, теория должна предсказывать новые факты, обеспечивать прирост знания, а не ограничиваться систематизацией уже известного.

В качестве неклассического критерия может также использоваться критерий полезности: знание, которое обеспечивает деятельность, ведущую к успеху, следует рассматривать как истинное независимо от его содержания. Этот критерий указывает на тесную связь науки и научного знания с практикой.

Суть критерия простоты заключается в следующем: из двух теорий предпочтение следует отдать той, которая объясняет действительность, опираясь на меньшее количество независимых допущений, т. е. более просто. Критерий простоты восходит к таким принципам, сформулированным в истории философии, как требование минимизации допущений при объяснении Аристотеля, «бритва Оккама» (не умножай сущности без необходимости), требование простоты знания Г. Лейбница. Как утверждает представитель современной аналитической философии У. Куайн, «^ра-зумно искать простейшее решение. Но это предполагаемое свойство простоты намного легче почувствовать, чем опи-сать^ действующие нормы простоты, как бы их ни было трудно сформулировать, играют все более важную роль». В оценке критерия простоты нет единства: одни философы считают его действенным, другие – теоретической химерой, которую следует исключить из науки.

Красота – еще более субъективный критерий, выражающий личностную удовлетворенность результатами познания. Суть принципа красоты заключается в том, что хорошая теоретическая концепция всегда отличается особой эстетической гармонией, элегантностью, ясностью и стройностью. Английский ученый-физик П. Дирак утверждал, что красивая, внутренне согласованная теория не может быть неверной. Значение эстетических оценок при выборе между двумя равноценными в других отношениях теориями может оказаться решающим. Связь между критериями красоты и простоты выразил известный физик В. Гейзенберг: «простота природных законов носит объективный характер^ дело не только в экономии мышления. Когда сама природа подсказывает математические формы большей красоты и простоты^ то поневоле начинаешь верить, что они „истинны“, т. е. что они выражают реальные черты природы».

1.3. Структура научного знания

Научное знание представляет собой целостную систему, имеющую несколько уровней, различающихся по целому ряду параметров. В структуре научного знания выделяют эмпирический, теоретический и метатеоретичес-кий уровни. Уровни научного знания выделяются в зависимости от:

• гносеологической направленности исследования, т. е. предмета;

• характера и типа получаемого знания; ^ метода и способа познания;

• соотношения сенситивного и рационального моментов в познании.

Так, на эмпирическом уровне познание ориентировано на описание явлений, на теоретическом – главной задачей становится раскрытие причин и сущностных связей между явлениями, т. е. объяснение. Основными формами знания на эмпирическом уровне являются научный факт и совокупность эмпирических обобщений, выражаемых в научных высказываниях. Па теоретическом уровне знание выражается в виде законов, принципов и теорий. Основными методами эмпирического уровня исследования выступают наблюдение и эксперимент, теоретического – анализ, синтез, дедукция, индукция, аналогия, сравнение, моделирование, идеализация и т. п. (1.5). В эмпирическом познании основную роль играет сенситивная познавательная способность, в теоретическом – рациональная.

При всех различиях между эмпирическим и теоретическим уровнями науки нет непреодолимой границы: с одной стороны, теоретическое во многом опирается на сведения, полученные в ходе экспериментов, а с другой – эмпирическое познание всегда теоретически нагружено. Как считает К. Поппер, «даже наш опыт, получаемый из экспериментов и наблюдений, не состоит из „данных“. Скорее он состоит из сплетения догадок-предположений, ожиданий, гипотез и т. п., с которыми связаны принятые нами традиционные научные и ненаучные знания и предрассудки. Такого явления, как чистый опыт, полученный в результате эксперимента и наблюдения, просто не существует. Пет опыта, не содержащего соответствующих ожиданий и теорий». Одну и ту же совокупность эмпирических данных можно обобщить, исходя из разных теоретических предпосылок, что и происходит в реальном научном исследовании. Как говорил А. Эйнштейн, ответ природы на задаваемый ей вопрос будет выражен на том же теоретическом языке, на котором был задан вопрос. Эмпирическое исследование всегда концептуально предопределено задачей, которая стоит перед ученым, и принятой им теорией.

В поисках критерия научности представители философии науки пришли к выводу, что помимо эмпирического и теоретического в научном знании следует выделять и ме-татеоретический уровень, или парадигмальное знание. Теоретический уровень организации научного знания является более низким по сравнению с метатеоретическим. Научные теории создаются в рамках определенной парадигмы, зависят от стандартов и норм, которые она задает. Именно поэтому научные теории, сформулированные в разных парадигмах, или базирующиеся на разных метатеоретических основаниях, не могут быть сопоставлены друг с другом (2.1). Позднее Т. Кун, предложивший понятие парадигмы, заменил его понятием дисциплинарной матрицы. Дисциплинарные матрицы принуждают ученого к определенному образу мышления и поведения и определяют тот тип научности, который доминирует в данную конкретную эпоху. в состав дисциплинарной матрицы входят:

• общепринятые символические обобщения;

• философские представления;

• ценности;

• образцы или признанные примеры.

Близкое по смыслу понятие предлагает И. Лакатос. Основной структурной единицей науки он считает научно-исследовательскую программу. В состав научно-исследовательской программы входят:

• жесткое ядро – совокупность норм и принципов, определяющих стиль научного мышления, конвенционально принятое знание, которое рассматривается как неопровержимое;

• защитный пояс, состоящий из позитивной и негативной эвристики. Позитивная эвристика – это рекомендации предпочтительных путей исследования, негативная – совокупность рекомендаций относительно того, чего следует избегать в научных исследованиях.

Защитный пояс предохраняет жесткое ядро научно-исследовательской программы от изменений, в свою очередь трансформируясь с помощью процедур фальсификации и верификации. Положения и принципы, составляющие содержание жесткого ядра, со временем опровергаются, однако это происходит значительно медленнее, чем опровержение научных теорий, и одних процедур верификации и фальсификации для этого недостаточно.

Парадигмальное знание Т. Куна и научно-исследовательская программа И. Лакатоса не выполняют объяснительной функции, а выступают предпосылками теоретических объяснений, задавая стандарты и нормы такого объяснения. Метатеоретический уровень научного знания выполняет, таким образом, нормативную функцию, предопределяя теоретические выводы и через них влияя на эмпирические исследования. Знание на метатеоретическом уровне выражается в виде норм и принципов, утверждающих нечто о самой научной теории.

В. Степин предлагает выделять следующие элементы в структуре метатеоретического уровня:

• стиль мышления – идеалы и нормы научного исследования (по смыслу близко к понятию парадигмы Т. Куна);

• картина мира – общие представления о мире, выступающие как программа эмпирического и теоретического исследования;

• философские основания – идеи и принципы, обосновывающие идеалы и нормы научности, обеспечивающие согласованность научных результатов с мировоззренческими представлениями эпохи.

Выделение метатеоретического уровня научного знания представляется необходимым для понимания особенностей функционирования науки. Это именно тот уровень знания, на котором наука встречается с философией. Философские положения и принципы, таким образом, играют определяющую роль в формировании исторически изменчивых стандартов и критериев научности и рациональности.

1.4. Развитие науки. Понятие научной революции

Проблема развития науки логически связана с проблемами демаркации и структуры научного знания. К. Поппер связывает возможность развития науки с ее критическим характером. По его мнению, ученый, создавая теорию, уже имеет установку на поиск фактов, опровергающих ее. Конечно, ни одна теория не опровергается одним-единствен-ным эмпирическим фактом, но рано или поздно любая научная теория вытесняется другой, более успешной с точки зрения объяснения эмпирических данных. Повая теория в свою очередь подвергается проверкам и со временем также опровергается. Таким образом, развитие науки идет через опровержение и смену теорий и представляет собой непрерывный процесс пересмотра знаний.

По мысли Т. Куна, развитие науки есть революционный процесс смены парадигм или дисциплинарных матриц. Т. Кун выделяет два этапа развития науки – период нормальной науки и период кризиса. Нормальная наука – это развитие научного знания в рамках определенной парадигмы. На этом этапе происходит накопление эмпирических данных, которые находят приемлемую интерпретацию с помощью привычных средств. Постепенно у представителей научного сообщества накапливаются сомнения в ясности и адекватности методов, теоретических положений и принципов, поскольку появляются все новые эмпирические данные, которые не поддаются объяснению. Более того, выясняются такие факты, которые напрямую противоречат устоявшимся научным положениям. Для их объяснения начинают создаваться новые методики, которые позволяют лучше объяснить известные факты и предсказать новые. в результате научное сообщество отказывается от прежней парадигмы и формирует новую. Момент смены парадигм Т. Кун называет кризисом в науке. выбор в пользу новой парадигмы осуществляется как на рациональных, так и на нерациональных основаниях. Большая часть членов научного сообщества должна верить, что новая парадигма предлагает лучшие средства решения научных задач. Однако эта вера, по мнению Т. Куна, все же опирается на рациональные основания, заложенные в логике развития самого научного знания.

Интерпретация процесса развития науки в концепции И. Лакатоса очень близка к позиции Т. Куна. Развитие науки происходит через смену научно-исследовательских программ. И. Лакатос выделяет два этапа развития научно-исследовательской программы – прогресс и регресс, граница этих стадий – «пункт насыщения». Научное сообщество всякий раз совершает выбор в пользу более прогрессивной, эвристичной исследовательской программы, которая не просто задним числом объясняет, но позволяет предсказывать ранее неизвестные факты. Более эвристичная научно-исследовательская программа постепенно вытесняет предыдущую, и со временем ее разделяет все научное сообщество. Процесс смены научно-исследовательских программ называется научной революцией.

По мнению И. Лакатоса, историю развития науки полностью описывает схема борьбы конкурирующих исследовательских программ. И. Лакатос различает внутреннюю и внешнюю историю науки. Внутренняя история науки представляет собой смену идей и методологий, движение которых и составляет собственно содержание науки. Внешняя история науки – те факторы научного исследования, которые связаны с отдельными личностями и формами организации науки, т. е. не столько со знанием, сколько с деятельностью ученых. Внешняя история науки имеет второстепенное значение; рассматривая процесс развития науки, считает И. Лакатос, следует апеллировать к внутренней логике развития научного знания.

Если Т. Кун и И. Лакатос рассматривают процесс развития науки как единство рациональных и иррациональных моментов, то П. Фейерабенд считает историю науки полностью иррациональной, он исходит из положения, что одновременно существует множество равноправных типов знания, а внутри науки – множество равноправных теорий. Развитие науки осуществляется за счет конкуренции различных теорий. П. Фейерабенд выдвигает принцип пролиферации (размножения) теорий. Поскольку ни одна теория не может быть опровергнута фактом, то для ее опровержения необходимо появление другой теории, поэтому ученые должны стремиться к созданию как можно большего количества альтернативных теорий. История науки есть история соперничества и взаимной критики различных теорий, борьба которых в конце концов и приводит к развитию науки. По мнению П. Фейерабенда, несравнимы не только теории, сформулированные в разных парадигмах, но и вообще любые две теории. Каждая из них имеет собственный набор постулатов, отличающийся от исходных оснований других теорий. Сравнение научных теорий на рациональной основе невозможно. П. Фейерабенд делает радикальный вывод о несоизмеримости научных концепций ни в плане эмпирического базиса, ни в плане теоретических постулатов и логико-методологических норм. Процесс развития науки в его понимании становится полностью иррациональным и не определяется никакой внутренней логикой развития знания.

1.5. Методы и формы научного познания

Метод – система мыслительных и практических правил и приемов, позволяющих достичь желаемого результата, которым может быть как знание о действительности, так и изменение положения дел в ней. в науке от метода зависит многое. Неадекватный метод может привести к исследовательской неудаче и ошибочным выводам. Напротив, правильно выбранный метод способствует эффективному познанию новых связей и закономерностей действительности. При этом не стоит, конечно, говорить о том, что успех или неуспех научного познания зависит только от метода, результаты познания напрямую связаны с характером самих теоретических положений, адекватностью формулировки исследовательской задачи и других субъективных и объективных факторов.

Классификация научных методов осуществляется в зависимости от уровня научного знания, на котором они функционируют. Так, основными методами эмпирического уровня являются наблюдение и эксперимент.

Наблюдение – совокупность преднамеренных действий человека, предпринимаемых с целью выявления существенных свойств и отношений объекта. Наблюдение, несмотря на относительную пассивность, всегда заранее планируется и осуществляется целенаправленно в соответствии с определенной схемой. Результаты наблюдения во многом зависят от того, насколько корректно составлен предварительный план и сформулированы исследовательские задачи. Наблюдение, таким образом, всегда имеет избирательный характер. Как утверждает К. Поппер, не существует наблюдений, которые бы не были теоретически нагруженными и в значительной степени предопределенными, или, как ту же идею выражает А. Эйнштейн, «только теория определяет, что можно наблюдать».

Эксперимент – это метод исследования, с помощью которого заранее запланированным образом производятся изменения в исследуемом объекте с целью выявления его общих и необходимых свойств и отношений. Эксперимент в отличие от наблюдения предполагает более активную роль человека, осуществляется в точно заданных условиях, которые могут воспроизводиться другим исследователем с целью проверки полученных результатов. Эксперимент в отличие от наблюдения позволяет выявить такие свойства и отношения объекта, которые в естественных условиях остаются скрытыми. Эксперимент еще более, чем наблюдение, теоретически нагружен. Он осуществляется для подтверждения или опровержения какого-либо теоретического положения. От того, как составлен предварительный план, какие цели сформулированы исследователем, какие теоретические положения он стремится подтвердить или опровергнуть, зависит исход эксперимента. Однако ни один эксперимент не может окончательно подтвердить или опровергнуть теорию.

Особая форма эксперимента – это мысленный эксперимент, в котором в идеальном плане осуществляется преобразование воображаемых объектов.

Полученная в результате наблюдения и эксперимента информация о фактах затем подвергается описанию. Описание – дополнительный метод эмпирического уровня. Описание должно быть по возможности точным, достоверным и полным. На основе описаний эмпирических данных осуществляется дальнейшая систематизация знания.

Наблюдение и эксперимент характерны для эмпирического уровня научного познания, имеющего дело с фактами. Под фактом понимается какое-либо удостоверенное положение дел в действительности. На теоретическом уровне осуществляется дальнейшее выяснение закономерных связей между известными фактами и предсказание новых. Факт действительности становится научным фактом, если он теоретически истолкован, осмыслен в связи с другими фактами и включен в некоторую рациональную систему.

Методами теоретического уровня научного познания являются дедукция, индукция, аналогия, сравнение, моделирование.

Дедукция – это метод познания, в котором вывод о частном делается исходя из общего положения. Иначе дедукцию называют выводом от общего к частному. Дедукция дает достоверное знание, однако не обеспечивает его значительного прироста. Тем не менее этот метод эффективен для прояснения и уточнения отдельных фрагментов уже устоявшегося и общепринятого знания.

Индукция – такой метод познания, в котором осуществляется вывод нового общего положения исходя из совокупности частных. Индукцию часто называют выводом от частного к общему. Результат индуктивного вывода правдоподобен, но не достоверен. Достоверным признается только результат полной индукции, которая представляет собой вывод об общем на основе знаний обо всех частных случаях внутри этого общего. в реальности осуществить полную индукцию не всегда возможно, поскольку чаще всего мы имеем дело с бесконечными множествами или такими множествами, все элементы которых трудно перебрать. в этих условиях общий вывод делается на основе знания только о части элементов, входящих в множество. О проблемах, связанных с неполной индукцией, говорили еще философы XVII в. (Дж. Локк, Т. Гоббс и др.), тогда же начался поиск способов, повышающих степень достоверности индуктивного вывода.

Аналогия – метод познания, позволяющий на основе сходства объектов по одним признакам сделать вывод об их сходстве по другим. Аналогию называют выводом от единичного к единичному или от частного к частному.

Близким к аналогии является метод сравнения, позволяющий установить не только сходство, но и различие предметов и явлений. Аналогия и сравнение не обладают большими объяснительными ресурсами, однако помогают установить дополнительные связи и отношения объекта. Аналогия и сравнение позволяют выдвигать новые гипотезы и тем самым способствуют развитию научного знания.

Распространенным методом теоретического уровня исследования является моделирование. Моделирование – это оперирование объектом, который является аналогом другого, по каким-то причинам недоступного для манипуляций. Благодаря моделированию можно проникнуть в недоступные свойства объекта, используя его аналог. На основе знания, полученного с помощью модели, делают вывод о свойствах оригинала. в основе моделирования лежит прием аналогии.

Методы, применяемые на метатеоретическом уровне научного познания, имеют вид общелогических приемов: анализ и синтез, абстрагирование, идеализация.

Анализ представляет собой мысленное разложение целого до исходных составляющих, синтез – мысленное восхождение от глубинных, исходных оснований к новой целостности, объединение в единое целое отдельных сторон предмета. Анализ и синтез, как правило, не используются в отрыве друг от друга, поскольку только их единство позволяет прояснить существенные связи действительности. Абстрагирование – мыслительный прием отвлечения от несущественных свойств и отношений объекта или явления и сосредоточение внимания на существенных. Еще одним универсальным приемом познания выступает идеализация – мысленная процедура образования абстрактных объектов, несуществующих в действительности. Идеальные объекты, образующиеся в результате идеализации, являются не просто фикциями, а опосредованно выражают реальные связи и отношения, существующие в действительности. Они представляют собой предельные случаи этих связей и отношений и служат средством их анализа.

1.6. Естественно-научная и гуманитарная культура

В современной культуре существует две основные позиции по отношению к науке: сциентизм и антисциентизм. Сциентизм утверждает абсолютную ценность науки, рассматривая ее как вершину знания. Наука понимается как центральный и ведущий компонент культуры, обеспечивающий ее единство. Сциентисты утверждают, что наука в будущем не просто станет доминировать, но поглотит все другие сферы духовной культуры. Антисциентизм делает акцент на вненаучных формах и способах постижения действительности, на спонтанности человеческого поведения и вторичности рассудка по отношению к целостности жизненных проявлений личности. Умеренный антисциентизм ставит науку в один ряд с другими формами духовной культуры. Крайний антисциентизм полностью отрицает ценность науки, рассматривая ее как враждебную силу. Развитие сциентизма и антисциентизма, их взаимная критика и борьба способствовали выработке нового представления о научности и рациональности в XX в.

Эпоха наибольшего расцвета культа науки – XVII–XVIII вв. Именно в это время формируются классические представления, отождествляющие рациональность с логической истинностью и научностью: рационально все то, что истинно, а поисками истины занимается наука. Бурное развитие науки в XVII–XVIII вв. привело к распространению веры в ее безграничные возможности, по сути дела Наука с большой буквы заняла место божества. Предполагалось, что наука способна дать ответы на все вопросы человеческого бытия и устройства мира. Философы XVII–XVIII вв. связывали возможность достижения свободы с обладанием рациональным знанием. Квинтэссенцией этого представления стало определение свободы как познанной необходимости Б. Спинозой. В Новое время и эпоху Просвещения рационализация природы и общества рассматривалась как необходимое условие гуманизации. Научное знание – вот гарантия достижения счастья, а поскольку каждый человек разумен, основной задачей становится развитие разумной способности, т. е. просвещение.

Однако Великая французская буржуазная революция продемонстрировала, как максимум рациональности и порядка оборачивается максимумом иррациональности и хаоса. Уже тогда стала формироваться оппозиция культу научной рациональности. Однако еще почти столетие человечество продолжало верить в безграничные возможности науки. Только в начале XX в. развитие технической рациональности и деструктивные последствия научно-технической революции привели к формированию последовательной оппозиции сциентизму. Установки на научность оказалось недостаточно, чтобы постичь человеческие чувства, болезнь, смерть, одиночество, достичь свободы, переустроить общество на гуманистических началах и обеспечить всеобщее счастье. Ориентация на науку как абсолютное и окончательное знание породила раскол внутри самого научного разума и привела к кризису классического естествознания.

Следствием этого стал вопрос: является ли европейская наука абсолютным плодом развития человека и культуры или она принадлежит только своей эпохе? В современной философии происходит пересмотр представлений о научности, но не отказ от идеи разума, являющейся величайшей ценностью и достижением западной цивилизации. В конфликтах и кризисах XX в. человечество осознало, что «сон разума порождает чудовищ», но таким же чудовищем является и гипертрофированный разум.

В 1960-1970-е гг. английский историк и писатель Ч. Сноу сформулировал идею альтернативы двух культур: естественно-научной и гуманитарной. Ч. Сноу заявил, что в современной постиндустриальной цивилизации существуют две культуры, которые находятся в постоянном конфликте друг с другом, а взаимопонимание между представителями этих культур невозможно. Пропасть между «физиками» и «лириками», по его мнению, все время увеличивается.

Впервые идея различия наук о природе – естествознания и наук о духе – гуманитарного и социального знания была выдвинута в конце XIX в. В. Дильтеем и философами Баденской школы неокантианства В. Виндельбандом и Г. Риккертом. Достаточно быстро термины «науки о природе» и «науки о духе» стали общепринятыми, а сама идея прочно утвердилась в философии. В XX в. сложились три основные позиции по вопросу соотношения гуманитарного и социального познания, с одной стороны, и естествознания – с другой.

Первая. Науки о природе и науки о духе различаются по предмету и методу, при этом признается научный характер обеих сфер исследования. Подобный подход принят в философии жизни, экзистенциализме, герменевтике.

Вторая. Гуманитарное и социальное знание – неразвитая наука, имеющая собственный предмет, однако использующая привычный научный метод, т. е. метод естествознания. Науки о духе, таким образом, должны подгоняться под образец наук о природе. Этот подход характерен для позитивизма.

Третъя. Гуманитарному и социальному знанию отказывается в научном статусе на том основании, что в науках о духе содержатся высказывания, которые не могут быть проверены опытом, т. е. подвергнуты процедуре верификации. Науки о духе находятся за пределами научности, попадая в одну категорию с религией, мифологией и непозитивной философией. Такой точки зрения придерживается неопозитивизм.

Наиболее приемлемой выглядит первая позиция, согласно которой гуманитарное и социальное познание обладает всеми свойствами науки со своим специфическим предметом (человек и вся сфера его культурной, исторической и социальной деятельности) и методом (понимание).

Специфику наук о духе, и соответственно гуманитарной культуры, можно определить следующим образом:

• неустранимость субъективного момента, связанного с деятельностью человека, из гуманитарного знания: именно человек и результаты его деятельности выступают предметом наук о духе;

• интерпретационный характер методов, используемых в науках социально-гуманитарного комплекса;

• диалогический характер знания в гуманитарных и социальных науках;

• неустранимость аксиологического, ценностного момента из наук о духе.

Итак, предмет естествознания, с одной стороны, и предмет гуманитарного и социального познания – с другой, – различны. Предметом естествознания выступают природа, отдельные этапы ее развития и структурные уровни. Предметом гуманитарного и социального познания – вся человеческая и культурная реальность в полном объеме.

Методы наук о природе и наук о духе также различны. В естествознании преобладает объяснение, а в гуманитарных и социальных науках – понимание. Понимание – универсальная гносеологическая процедура постижения смысла явления или события, в которой объединены как рациональные, так и нерациональные моменты. Понимание возможно там, где есть смысл. Понимание стремится сохранить уникальное в изучаемом объекте, постичь его как целостность. Как писал В. Дильтей, «в гуманитарно-научном методе заключается постоянное взаимодействие переживания и понятия». Это происходит в силу того, что главный объект гуманитарного познания – человек и его индивидуальная ситуация.

Объяснение – это универсальная гносеологическая процедура выявления сущности изучаемого объекта или явления, подведение его как частный случай под общий закон. Важно отметить, что методы объяснения и понимания используются и в науках о природе, и в науках о духе, объяснение и понимание – основные процедуры научной деятельности, однако доли объяснения и понимания в гуманитарном познании и естествознании различны. Постижение культурной и человеческой реальности не может быть простым отображением фактов, оно предполагает раскрытие того, что стоит за фактами, т. е. смысла. Понимание тесно связано с объяснением, но не сводится к нему. В понимании помимо рационального присутствует и нерациональный момент, связанный с интуитивным постижением действительности. Однако ошибочно полностью иррационализировать понимание. Наука независимо от того, является ли она естественной или гуманитарной, не может опираться на иррациональные методы.

Для нынешнего этапа развития науки характерны тесная взаимосвязь и взаимодействие между естествознанием и социальным и гуманитарным познанием. Более того, концепция глобального эволюционизма, которая претендует на статус мировоззренческого основания современной науки (7.3), предполагает возможность для объединения наук о природе и наук о духе. Поэтому говорить о непреодолимой пропасти между естественно-научной и гуманитарной культурами было бы ошибкой. Новые возможности для взаимодействия открывают кибернетика и синергетика, в которых результаты гуманитарного и естественно-научного познания тесно переплетаются друг с другом (8.1, 8.2).

Итак, наука представляет собой целостную систему, многообразные элементы которой связаны между собой общими мировоззренческими и методологическими основаниями. Элементами системы «наука» выступают различные научные дисциплины. Множество частнонаучных дисциплин объединены в две большие группы: фундаментальные и прикладные науки. В рамках фундаменталъных наук создаются теории, проясняющие базисные структуры бытия, фундаментальные знания определяют особенности представления человека о мире и самом себе, т. е. являются основанием научной картины мира (1.8). К фундаментальным наукам относятся математика, естественные науки (астрономия, физика, химия, биология, антропология и др.), социальные науки (история, экономика, этнография, демография, статистика и др.), гуманитарные науки (филология, лингвистика, психология и др.). Прикладные науки разрабатывают способы применения фундаментальных научных знаний на практике. К прикладным наукам относятся: технические дисциплины, сельскохозяйственные и медицинские науки, педагогика и др. Все науки различаются своим предметом, методами и результатами познания.

Особенностями нынешнего этапа развития науки являются экспоненциальный рост информации (ее удвоение происходит каждые 10–15 лет), сложнейшая дифференциация научного знания, а также рост числа междисциплинарных исследований. Большинство наиболее значительных открытий в современной науке происходит на стыке различных дисциплин: физики и химии, астрономии и физики, химии и биологии и т. п.

1.7. Наука и техника

В середине XX в. произошла научно-техническая революция, изменившая облик современной культуры и сравнимая по масштабу с научными революциями XVII и начала XX в. Она стала результатом тесной связи и взаимодействия науки и техники. Слово «техника» происходит от греческого «techne» – искусство, мастерство. Техника, с одной стороны, понимается как способ и умение достигать чего-либо, с другой – как совокупность средств человеческой деятельности, использующихся для преднамеренного изменения действительности в соответствии с потребностями и желаниями человека.

Различают три этапа развития техники: господство орудий труда, господство машин, господство автоматов. На первом этапе, который длится с доисторических времен до XIX в., техника представлена орудиями труда. Основной производительной силой является человек, а орудия труда выступают в качестве дополнительных усилителей его природных физических способностей. На этом этапе техника находится в примитивном, неразвитом состоянии и поэтому как культурный феномен практически не замечается.

Второй этап развития техники связан с появлением машинного производства в XIX в. В этот период начинается процесс сближения науки и техники, а также стремительное развитие последней. Теперь основной силой производства выступает машина, а человек превращается в ее придаток. Именно в этот период формируется техническая или технотронная цивилизация, техника становится важнейшим элементом культуры, а в философии формулируется проблема осмысления этого явления.

Примерно со второй половины XX в. начинается третий этап развития техники, связанный с применением автоматов. Человек постепенно выводится за пределы процесса производства и выступает в качестве организатора и руководителя этого процесса. Машина теперь – не просто орудие, средство, человек в определенном смысле вступает с ней в коммуникацию. Так, например, компьютер можно рассматривать как примитивный аналог мыслительной деятельности человека. Безусловно, компьютер – средство, с помощью которого человек решает множество задач. Но, взаимодействуя с компьютером, человек испытывает влияние виртуальной среды, появляющейся вместе с компьютерной техникой. Как и всякое общение, коммуникация человека и машины строится по определенным правилам. Человек, с одной стороны, задает эти правила, а с другой – вынужден подчиняться им. Учитывая, что процесс компьютеризации становится тотальным, проблема взаимодействия человека и машины из частнонаучной переходит в разряд общегуманитарной.

Немецкий философ К. Ясперс выделяет следующие черты современной техники. Техника есть применение силы природы против нее самой, она характеризуется способностью господствовать, а не созидать. Техника выступает связующим звеном между человеком и природой и является частью общего процесса рационализации современного общества. Создание и применение техники основано на использовании научного знания, и, следовательно, техника напрямую связана с наукой.

Современная техника является практическим продолжением науки. Открытие законов механики в XVII в. позволило создать машинную технологию; законов электромагнитного поля в XIX в. – электротехнику (2.3); создание теории атомного ядра в XX в. стало основой ядерных технологий (3.3, 3.4), расшифровка молекулы ДНК в XX в. – началом генной инженерии (5.6). Все современные технические новшества основываются на научных знаниях, а развитие техники и технологии, в свою очередь, ставит перед наукой новые задачи. В XX в. возникло новое культурное явление, основанное на неразрывном единстве науки и техники, – научно-техническая революция и ее следствие – научно-технический прогресс.

В философии XX в. наряду с понятиями «биосфера» и «ноосфера» появляется понятие «техносфера». Техносфера – это совокупность всех технических систем вместе с технической деятельностью человека. Современные исследователи говорят даже о создании техноценозов, которые аналогичны биогеоценозам, составляющим биосферу (5.4, 5.7, 5.8). В структуре техносферы выделяют техновещество (совокупность всех технических устройств и систем), биовещество, которое находится в тесном взаимодействии с техновеществом, верхнюю часть земной коры, атмосферу, гидросферу и околоземный, освоенный человеком космос. Понятно, что техносфера тесно взаимодействует с биосферой и существенно меняет ее.

Новая искусственно созданная среда, с одной стороны, позволяет человеку удовлетворять различные потребности – от физиологических (пища, кров и т. п.) до идеальных (саморазвитие и самореализация), но с другой – порабощает его. Влияние техники на развитие культуры чрезвычайно разнообразно, а в перспективе даже труднопредсказуемо. Действительно, техника создает новые эффективные средства для самореализации человека, но при этом накладывает на него серьезные ограничения. Рост потребностей человека только ускоряет этот двуединый процесс. Развитие техники способствует все более полному и адекватному удовлетворению потребностей, облегчению труда и сокращению каждодневных физических усилий. Но увеличение техносферы порождает и целый ряд гуманитарных проблем: хищническое использование природного сырья, загрязнение окружающей среды, односторонняя специализация труда, уменьшение ценности отдельной личности, появление неизвестного прежде оружия массового уничтожения и т. п. Именно поэтому отношение к технике у современного человека двойственное. Ряд философов рассматривают технику и технический прогресс как несомненное зло, следствием которого является выхолащивание духовности, ведущее человечество к самоуничтожению. Сторонники технического прогресса, напротив, указывают на то, что техника освобождает человека от рутинного труда, экономит его время и позволяет сосредоточиться на более сложных задачах.

И сторонники, и противники технического прогресса улавливают объективные моменты, связанные с состоянием современной технотронной цивилизации, но при этом делают крайние и поэтому часто неверные выводы. Более взвешенной и адекватной представляется нейтральная позиция, продемонстрированная К. Ясперсом. Немецкий философ утверждал, что сама по себе техника не является ни добром, ни злом. Техника имеет смысл только как средство для достижения человеком определенных целей и поэтому сама не может быть целью. Различные гуманитарные проблемы возникают в связи с использованием техники, т. е. в связи с человеческой деятельностью, но не с техникой самой по себе. Наука и техника неустранимы из современной цивилизации, поэтому человеку придется находить разумное решение возникающих проблем, при этом средствами разрешения этих проблем могут стать наука и техника.

1.8. Особенности современной естественно-научной картины мира

Интеллектуальная составляющая любого мировоззрения – миропонимание, которое иначе называется картиной мира. Содержание этого мировоззренческого компонента зависит от того, говорим мы о теоретическом уровне функционирования мировоззрения или о жизненно-практическом. Обыденная картина мира – миропонимание в его жизненно-практическом модусе – базируется на повседневных знаниях эмпирического характера, складывается стихийно и к объективной реальности может иметь весьма отдаленное отношение. Миропонимание на теоретическом уровне, или теоретическая картина мира, представлено научными, философскими, религиозными идеями.

Научная картина мира – это система представлений об общих закономерностях в природе, возникающая в результате синтеза знаний, полученных в рамках различных научных дисциплин. Научная картина мира строится на базе определенной фундаментальной теории. Основой современной научной картины мира являются фундаментальные знания, полученные, прежде всего, в области физики. В последние годы XX в. стали говорить о том, что лидером естествознания становится биология. Это выразилось, в том числе, и в усилении влияния, которое оказывает биологическое знание на построение научной картины мира. Идеи биологии постепенно приобретают универсальный характер и становятся фундаментальными принципами других естественно-научных дисциплин. В частности, в современной науке такой универсальной идеей является идея развития, проникновение которой в космологию, физику, химию, антропологию, социологию и т. д. привело к существенному изменению взгляда человека на мир (7.3).

Исторически первая естественно-научная картина мира сложилась в XVII–XVIII вв. на основе классического естествознания (2). Классический образ науки породил в массовом сознании культ научного знания. Ссылка на данные науки, апелляция к научности на протяжении двух с половиной столетий оставалась последним аргументом в мировоззренческих спорах. Влияние науки на культуру того времени можно охарактеризовать как исключительное. В XVII–XIX вв. наука по сути дела играет роль религии, способной дать ответы на фундаментальные вопросы устройства мира и бытия человека. Существовавший в эпоху Просвещения культ науки как окончательного, объективного и достоверного знания, знания «в последней инстанции», породил в массовом сознании особое отношение к тому образу мира, который предлагается наукой: взгляд науки долгое время приравнивался к взгляду абсолютной истины. Научная картина мира понималась как точная копия реальности, существующей независимо от человека. При этом совершенно упускалось из виду, что наука – это подвижная, изменяющаяся система знаний, которая формируется человеком, а человек, как известно, не застрахован от ошибок и заблуждений.

Механистическая картина мира, долгое время считавшаяся абсолютно истинной и единственно возможной, сформировалась в Новое время на основе физики И. Ньютона и философии Р. Декарта (2.3). Классическая наука исходила из вещно-объектной картины мира. В рамках механистической парадигмы Вселенная представала как хорошо отлаженная машина, действующая по законам строгой необходимости, а явления и вещи были связаны между собой в цепочку причин и следствий. В таком мире нет случайностей, случайно только то, причин чего мы пока не знаем. Но поскольку мир рационален, а человек наделен разумом, то в конце концов он может получить полное и исчерпывающее знание о бытии. Механистически понятая Вселенная представляет собой пустое пространство, в котором по четким, легко просчитываемым траекториям движутся массы вещества. Материя, в свою очередь, состоит из неделимых атомов, обладающих постоянной массой. Время в этой Вселенной абсолютно, однонаправлено и независимо от вещества. Подобный субстанциональный взгляд на пространство и время был предложен И. Ньютоном и долгое время считался естественным и единственно возможным. В механистической Вселенной нет места случайности, однако в ней действуют «демоны». Например, «демон Лапласа», обладающий способностью на основе знания о ситуации в настоящем однозначно предсказать будущее и абсолютно точно реконструировать прошлое. Такой взгляд на мир стал следствием абсолютизации законов классической механики И. Ньютона, отождествления причинности с необходимостью и отрицания объективного характера случайности в философии Р. Декарта, Б. Спинозы и французских материалистов XVIII в.

В рамках механистической парадигмы человек понимался как природное тело в ряду других тел и поэтому оставался необъяснимым в своих «невещных» проявлениях. По сути дела, классическое естествознание не стремилось постичь человека, что приводило к необходимости наряду с миром природы, изучаемым естествознанием, постулировать мир свободы, морали, красоты, который оставался на откуп религии. Подразумевалось, что мир природный, в котором нет ничего человеческого, можно описать объективно, и такое описание будет точной копией реальности. Понятно, что местом человека в «часовом механизме Вселенной» было место одного из винтиков хорошо отлаженной машины. В какой-то момент тотально объективистский, бесстрастный взгляд науки просто перестал замечать субъективное – человека, устраняя его из картины мира.

Однако в науке происходит смена стилей мышления, мировоззренческих парадигм и способов интерпретации проблем (1.4). Во второй половине XIX в. начинают быстро развиваться гуманитарные и социальные науки, которые по своему содержанию (предмету, методу, формам существования) конфликтуют с классическим образом научности. В это время в философии возникает проблема обоснования нового класса наук, объединяемых понятием «науки о духе». Тогда же новые открытия в самом естествознании, не находящие объяснения в рамках прежней парадигмы, подталкивают ученых к отказу от классических механистических представлений. Научная революция на рубеже XIX–XX вв. повлекла за собой трансформацию основных «параметров» классического взгляда на реальность. Суть этих изменений можно описать так: механистический взгляд на мир сменился взглядом органическим и системным. В рамках системной парадигмы Вселенная предстает как совокупность связей, а не вещей; современное естествознание изучает взаимодействия, а не отдельные, замкнутые объекты; мир представляет собой неделимую реальность всеобщих связей, а не мозаику разрозненных элементов. И если образом мира в классическом естествознании был часовой механизм, то образом мира в неклассической науке может быть паутина или сеть.

Начало трансформации от механистической к органической картине мира положили открытия в физике: общая и специальная теория относительности А. Эйнштейна, опыты с радиоактивными альфа-частицами Э. Резерфорда, работы по квантовой механике Н. Бора, открытие принципа неопределенности В. Гейзенбергом. Дальнейшее содержательное наполнение новой парадигмы происходило за счет новых данных, которые предоставляли психология, в рамках которой сформировалась концепция бессознательной психики, биология и генетика с их успехами в области постижения сущности жизни, астрофизика, изучающая закономерности существования мегамира, кибернетика и синергетика, описывающие поведение сложных открытых систем, и др. Развивающаяся наука XX в. перестала рассматривать мир как простой и ясный. Более того, она вынуждена была вернуть в этот мир человека. Взгляд современной науки перестал быть тотально объективистским. Как утверждал известный физик В. Гейзенберг, главным достижением современного естествознания стало разрушение неподвижной системы понятий классического естествознания и веры в возможность абсолютного познания, которую И. При-гожин назвал основополагающим мифом классической науки.

Новые научные достижения показали, что человеческое сознание изначально вплетено в систему объективных связей вещей и явлений. Один из принципов новой научной парадигмы утверждает, что мир устроен таким образом, что появление в нем человека является закономерным (7.3). Новая органическая парадигма отказывается от субстанциональной концепции пространства и времени в пользу реляционной (3.2). Согласно современному взгляду на мир материя не сводится к веществу, существуя как в вещественной, так и в полевой форме, а также в виде плазмы и вакуума. Трансформации материи могут быть описаны одновременно как взаимодействия частиц и как волновые процессы (3.3).

Связи между событиями и явлениями во Вселенной необъяснимы только с точки зрения ньютоновско-картезиан-ской причинности, требуются иные способы интерпретации существующих в мире закономерностей. Современное представление о детерминизме конкретизируют в следующих принципах:

• всеобщей взаимосвязи явлений и событий;

• причинности;

• многообразия типов детерминации; закономерности отношений обусловливания (3.1).

Принцип взаимосвязи явлений носит общий характер и выражает неизолированность явлений и событий друг от друга.

Принцип причинности является центральным и утверждает наличие между всеми явлениями и событиями мира отношений причин и следствий. Однако отождествление причинности и детерминизма, характерное для классического естествознания, является ошибочным, поскольку сводит представления о всеобщей связи между явлениями только к одному их типу. Сущность принципа причинности заключается в утверждении существования таких связей между явлениями, при которых одно из явлений обусловливает возникновение и развитие другого, определяя его свойства. Иными словами, одно явление при определенных условиях с необходимостью порождает другое. Порождающее явление называется причиной, порождаемое – следствием. Причина выступает как активное и первичное начало по отношению к следствию.

Механистический детерминизм неверно отождествлял два понятия: причинность и необходимость, упуская из виду случайность. Современный детерминизм признает объективный характер случайности. Причинно-обусловленными являются не только необходимые, но и случайные явления. Необходимые события имеют своим основанием существенные свойства и отношения объектов и всегда происходят определенным образом. Случайные события могут произойти или не произойти, проявление случайности зависит от целой совокупности несущественных условий. Случайность оказывает влияние на ход необходимого процесса, ускоряя или, напротив, замедляя его.

Принцип многообразия форм детерминации утверждает, что все многообразие взаимодействий между явлениями не может быть сведено к отношениям причинности. При этом не отрицается, что каждое явление имеет свою причину. Выделение других форм детерминации связано с пониманием того факта, что отношения порождения, характеризующие причинность, не являются единственными.

Непричинные отношения – это такие взаимосвязи между явлениями, при которых отсутствует отношение порождения. Основными непричинными типами детерминации являются:

• функциональные связи, при которых явления и события сосуществуют во времени, связь между ними необходимая, но отношения генетического порождения нет. Примером функциональной связи является отношение между массой и энергией, выражаемое известной формулой E = mc2. Ни масса, ни энергия не порождают друг друга, но между ними установлена всеобщая и закономерная связь;

• связь состояний, отношение между разными состояниями одного и того же объекта; при таком типе связи отсутствует отношение генетического порождения, но легко устанавливается закономерность;

• вероятностная детерминация, определяющая степень близости возможного, потенциального бытия к действительному, актуальному. Этот тип детерминации в отличие от причинной не является однозначным, в каждый момент времени существует несколько вариантов развития ситуации, и реализуются только те возможности, для которых сложились необходимые условия;

• структурная детерминация, отношение между частью и целым в сложноорганизованных системах;

• целевая детерминация – особый тип детерминации в обществе и культуре, связанный с целеполагающей деятельностью человека; обратное воздействие следствия на причину осуществляется таким образом, что информация о достигнутом состоянии – следствии – корректирует и регулирует дальнейшее изменение системы, т. е. становится причиной. Таким образом, цель деятельности является одной из причин этой деятельности.

Тема 2. ОСНОВНЫЕ ИДЕИ КЛАССИЧЕСКОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

2.1. Возникновение классического естествознания

Формирование классического естествознания началось в эпоху Возрождения (XV–XVI вв.). В это время была создана та мировоззренческая основа, на которой в Новое время и Просвещение (XVII–XVIII вв.) сформировалась классическая наука. В XV–XVI вв. европейская культура пережила настоящий переворот, сутью которого было освобождение от религиозного диктата. Следствием культурных изменений стало возникновение светского искусства, светской философии, политики, не зависящей от религиозных предписаний, и, конечно, новой науки.

Начало классического естествознания связано прежде всего с изменением представлений о предмете, достойном ученых изысканий. В Средневековье все познавательные усилия философа или ученого сосредоточивались на Боге. Возрождение признало достойными предметами научного и философского изучения человека и природу. Такая трансформация мировоззрения привела к возникновению пантеизма – философско-мировоззренческой концепции, отождествляющей природу и Бога. Пантеизм предполагает, что, познавая природу, человек одновременно постигает Бога, т. е. высокий смысл познания в естественно-научных изысканиях, далеких от идеи служения Богу и спасения души, сохраняется. Следствием пантеизма стало распространение идей гилозоизма (концепции всеобщей оживленности природы) и панпсихизма (концепции всеобщей одушевленности природы).

В эпоху Ренессанса формируется также философско-мировоззренческая концепция деизма, утверждающая, что Бог творит мир, но затем в дела мира не вмешивается, вселенная продолжает существовать самостоятельно, подчиняясь естественным законам, которые могут быть познаны средствами разума. Деизм вырастает из средневековой концепции двойственной истины и противостоит религиозному креационизму. Деизм представляет собой светскую версию религиозной концепции первотолчка, с помощью которого Бог заводит «часовой механизм» вселенной. Пантеизм и деизм стали формами преодоления теизма и креационизма и подготовили возникновение научного мировоззрения.

Следует отметить, что для эпохи Возрождения характерен пристальный интерес не только к естественнонаучным исследованиям, но и к магии, алхимии, астрологии. Философия и наука Ренессанса тесно связаны с мистикой и магией. в это время научное и квазинаучное знание существуют в тесном, почти неразрывном единстве (1.1).

Новое время в западноевропейской истории знаменуется быстрым развитием естественных наук: физики, астрономии, математики, химии. Основным предметом научных исследований выступает природа, понимаемая как огромная машина, функционирование которой подчиняется механическим закономерностям (1.8). Задачей естествознания становится выявление и количественное выражение этих закономерностей. ведущей естественно-научной дисциплиной выступает физика, а единственно допустимым научным языком – язык математических формул. Развитие естествознания диктует основную тему философской рефлексии в Новое время – тему возможностей создания универсальной науки и построения универсального метода. Новое время провозглашает занятия наукой наиболее важной деятельностью, способной избавить человечество от любых бед и страданий. Очевидно, что метод такой абсолютной науки должен гарантировать получение окончательной, полной и неизменной истины. Философия Нового времени и саму себя мыслит как универсальную систему окончательных научных истин, которая в случае правильного построения должна стать единственной, бесконечно растущей от одного поколения к другому системой знаний, дающей окончательные ответы на все возможные вопросы. Основы подобной научной методологии разрабатываются в философских учениях Ф. Бэкона, Дж. Локка, Р. Декарта, Б. Спинозы, Г. Лейбница и др. В Новое время решается важнейшая культурная задача создания основ нового типа мировоззрения, новой системы ценностей и, в конце концов, нового исторического типа сознания, главная составляющая которого – познание объективных закономерностей природы. Новый тип сознания становится той духовной почвой, на которой вырастает дерево классического экспериментального естествознания.

Идеал универсальной науки остается основной темой философских размышлений и в эпоху Просвещения (XVIII в.). Просвещение заимствует из эпохи Возрождения культ человека, из Нового времени – культ науки и разума, дополняет их верой в неограниченный прогресс, идеей всеобщего равенства людей перед законом и принципом историзма в мышлении. Характерная черта философии XVIII в. – исторический и гносеологический оптимизм. В размышлениях о природе просветители проводят принципы детерминизма и механистического материализма. Природа понимается как часовой механизм, который может быть разобран по винтику, а затем вновь собран в нужном виде. Многие идеи Возрождения и Нового времени просветители доводят не просто до логического конца, но до абсурда. Так, панацеей от всех бед человечества философы XVIII в. провозгласили распространение научных знаний. При этом исключалась даже мысль о возможности злоупотребления знаниями или о границах познающего рассудка. Пафос переустройства жизни на разумных началах в конце XVIII в. обернулся ужасом Великой французской революции. Именно это историческое событие впервые пошатнуло слепую веру в научный разум и его безграничные возможности и создало некоторые предпосылки для возникновения неклассической науки. Другой причиной возникновения неклассического естествознания стала внутренняя логика развития самого научного знания, которая привела к отказу от прежней парадигмы и созданию нового типа научного сознания, формирование которого продолжается и по сей день.

2.2. Астрономия в XVI–XIX вв

Необходимость создания целостной, логически стройной и простой теории, описывающей устройство мира, а также неудовлетворенность христианской картиной мироздания послужили необходимыми предпосылками для создания в эпоху возрождения гелиоцентрической системы. До этого астрономы использовали либо геоцентрическую систему Птолемея, либо апеллировали к библейской схеме устройства мира. Необходимость новой теории диктовалась также потребностями быстро развивающейся в XVI в. мореходной практики, неудовлетворенностью юлианским календарем, который не позволял с необходимой точностью определять даты церковных праздников, а также нуждами астрологии, которой в то время увлекалось большинство образованных людей.

Переворот в астрономии связан с именем польского философа и ученого Н. Коперника. Первые идеи своей гелиоцентрической системыг Н. Коперник высказал еще в работе «Малый комментарий» (1505–1507), однако полностью гелиоцентрическую систему он изложил только в 1543 г. в фундаментальном труде «Об обращениях небесных сфер». Н. Коперник работал над созданием своей концепции 30 лет, и книга вышла буквально накануне смерти великого ученого.

Согласно гелиоцентрической системе Н. Коперника, в центре мира находится Солнце, вокруг Солнца по круговым орбитам равномерно движутся планеты, среди которых находится и Земля вместе со своим спутником Луной. На огромном расстоянии от планетной системы располагается сфера звезд. Наблюдаемые движения небесных тел являются следствием как их собственного движения, так и перемещения Земли, осуществляющей годовое вращение вокруг Солнца и суточные вращения вокруг своей оси. По мнению Н. Коперника, вселенная конечна и ограничивается одной планетарной системой.

Предложенная Коперником гелиоцентрическая система почти сразу стала использоваться для решения практических задач, поскольку подтверждалась математическими расчетами и оказалась значительно точнее, хотя и не намного проще системы Птолемея. Эта система позволила объяснить смену времен года, с высокой точностью вычислить расстояния от планет до Солнца, объяснить все видимые перемещения Солнца и планет по небосводу и т. п. На основе гелиоцентрической системы была проведена церковная реформа календаря, и в 1582 г. на смену юлианскому календарю пришел григорианский. Однако вскоре гелиоцентрическая система была объявлена противоречащей христианскому мировоззрению, а фундаментальный труд Н. Коперника попал в реестр запрещенных книг. Тем не менее, несмотря на запреты, создание гелиоцентрической системы дало значительный импульс к началу научной революции. В середине XVII в. гелиоцентрическая система окончательно утвердилась в астрономии, подготовила нью-тонианскую революцию в физике и возникновение классической науки (2.3).

Неаполитанский монах Дж. Бруно сделал следующий важный шаг в развитии представлений о строении Вселенной. Изучая гелиоцентрическую систему Н. Коперника, Дж. Бруно не согласился с выводом о конечности и уникальности нашей Вселенной. По-видимому, под влиянием философских идей Н. Кузанского Дж. Бруно предложил концепцию множественности планетных систем и бесконечности Вселенной, согласно которой Солнце является звездой, совершенно равноправной с другими звездами, и поэтому не может находиться в центре мира. Поскольку наблюдается множество звезд, то должно существовать и множество планетных систем, часть которых вполне может быть населена разумными существами. Таким образом, в противовес идеям Н. Коперника Дж. Бруно предложил концепцию вечной, бесконечной Вселенной, во многих местах которой существуют жизнь и разум.

Важно отметить, что накопление эмпирических данных в астрономии, их математическая интерпретация и философское осмысление шли параллельно. Н. Коперник и Дж. Бруно, а позднее И. Ньютон и некоторые другие мыслители предлагали одновременно и естественно-научную теорию и ее философское обоснование, позволяющее сформировать целостный взгляд на устройство мира. Подобное единство философии и науки характерно и для современной космологии (4.1, 4.2).

Математическое уточнение положений гелиоцентрической системы было осуществлено немецким ученым И. Кеплером, который прояснил закономерности движения планет. Интересно, что в основе научных исследований И. Кеплера лежала религиозная идея поиска числовой гармонии вселенной, в которой, по мнению немецкого ученого, должен был выразиться замысел Творца. Основным мотивом научных изысканий И. Кеплера было как раз стремление постичь этот высший замысел. Результаты своего поиска И. Кеплер изложил в работах «Новая, изыскивающая причины астрономия, или Физика неба» (1609) и «Гармония мира» (1619).

Закономерности движения планет И. Кеплер сформулировал в виде трех законов. Согласно первому закону форма орбит, по которым движутся планеты, является эллиптической, а не круговой. второй закон утверждал неравномерность движения планет по орбитам: чем дальше планета находится от Солнца, тем меньше ее скорость. Третий закон говорил о том, что квадраты времен движения планет вокруг Солнца относятся друг к другу как кубы средних расстояний этих планет от Солнца. Законы И. Кеплера указывали на то, что движение планет определяется Солнцем, при этом действует единая сила, которая может быть выражена точным математическим законом. Для объяснения природы этой силы И. Кеплер представил Солнце в виде огромного магнита, а его действие на планеты описал в виде вихря, который возникает в эфире от вращения магнита. Немецкий астроном пришел к выводу, что сила, влияющая на движение планет, обратно пропорциональна расстоянию от Солнца. Однако дальнейшее развитие физики и создание И. Ньютоном механики показало, что этот вывод был ошибочным: сила тяжести, а именно ее природу пытался постичь И. Кеплер, обратно пропорциональна квадрату расстояний между объектами.

Дальнейшее физическое и математическое обоснование гелиоцентрическая система получила благодаря развитию физики. Особенно значителен был вклад Г. Галилея и И. Ньютона (2.3).

Большим шагом вперед в развитии астрономии XVIII в. стало философское осмысление И. Кантом новых эмпирических данных, которые к тому времени были накоплены астрономами. великий немецкий философ создал оригинальную космогоническую концепцию, которая содержала целый ряд принципиально новых идей. Результаты своих размышлений И. Кант изложил в работе «Всеобщая естественная история и теория неба, или Попытка истолковать строение и механическое происхождение всего мироздания, исходя из принципов Ньютона» (1755).

Центральной идеей кантовской космогонии стал принцип исторического развития Вселенной. Природа впервые рассматривалась как имеющая собственную историю, а развитие космических тел представлялось как медленное эволюционирование без серьезных качественных преобразований. И. Кант признавал существование Бога и придерживался позиции деизма, согласно которой Вселенную творит Бог, однако затем он не вмешивается в дела мира. Основными силами, действующими во Вселенной, И. Кант считал силы притяжения, отталкивания и химического соединения. Немецкий философ утверждал, что Вселенная имеет начало, однако не имеет конца, космические системы возникают, а затем разрушаются, но на их месте появляются другие, и так до бесконечности. Кроме того, Вселенная не только бесконечна во времени, но и безгранична в пространстве, а все системы, существующие в ней, связаны друг с другом. По мнению И. Канта, Вселенная расширяется, небесные тела в центре мира гибнут быстрее, однако на периферии продолжается образование новых космических систем.

Первоначальным состоянием природы немецкий философ считал хаос, в котором пребывало первичное вещество. Эта первичная рассеянная материя создается Богом. Затем под действием механических сил притяжения и отталкивания образуются небесные тела и целые звездные миры. По мнению И. Канта, разумная жизнь может существовать не только на Земле. Немецкий философ утверждал, что человеческий род не только не уникален, но еще и несовершенен. Подобная мысль в эпоху, когда человек понимался как образ и подобие Бога, была не просто новаторской, но в определенной мере даже опасной для высказавшего ее философа. Космогония И. Канта стала существенным шагом вперед в понимании того, как устроена Вселенная, а многие космогонические идеи были восприняты значительно позже – в науке и философии XX в.

На протяжении XVIII–XIX вв. была сделана целая серия открытий, повлиявших на дальнейшее развитие астрономии, в частности обнаружены туманности – большие скопления звезд, новые планеты в Солнечной системе – Уран, Нептун, Плутон, спутники Сатурна и Урана и др. Во второй половине XIX в. возникла новая научная дисциплина – астрофизика, которую в XX в. ждало блестящее будущее (4).

2.3. Физика в XVI–XIX вв

Основы классической физики были заложены в XVI в. Г. Галилеем, а затем развиты в XVII в. в механике И. Ньютона. Классическая механика стала основанием мировоззрения Нового времени, которое в силу этого называют механистическим. В рамках механистической парадигмы материя отождествляется с веществом, а все явления природы объясняются механическим перемещением тел. В качестве идеальных объектов изучения выступают материальные частицы и физические тела как совокупности материальных частиц, а предельно абстрактными физическими образами – образы материальной точки и абсолютно твердого тела как системы материальных точек.

Фундаментальным для классической физики является понятие силы – физической меры взаимодействия тел или материальных точек. Взаимодействие тел в макромире объясняется действием гравитационных (сила тяготения) и электромагнитных сил.

Основоположником экспериментального естествознания по праву считается философ эпохи Возрождения Г. Галилей. Итальянский ученый утверждал, что «законы природы написаны на языке математики», именно на этом языке он построил обоснование гелиоцентрической системы Н. Коперника (2.2). Заслугой Г. Галилея является формулировка принципа относительности, который стал центральным постулатом классической физики. Согласно этому принципу законы механики, справедливые в одной системе координат, справедливы и в любой другой системе, движущейся прямолинейно и равномерно относительно первой, т. е. во всех инерциальных системах отсчета физические явления происходят одинаково, они инвариантны при переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой. Инерци-алъной была названа система отсчета, которая находится либо в состоянии покоя, либо в состоянии прямолинейного и равномерного движения.

В XVII в. французский философ Р. Декарт построил универсальную физическую картину мира, в основе которой лежала идея природы как совокупности взаимодействующих вещественных частиц. По мнению Р. Декарта, «мир, или протяженная материя, составляющая универсум, не имеет никаких границ», материальные частицы действуют друг на друга путем давления или удара, т. е. механически, а все изменения в универсуме сводятся к простому механическому перемещению вещества. Протяженная материя, по мнению Р. Декарта, существует автономно, т. е. ее законы не зависят от законов духовной субстанции или мышления. Огромной заслугой Р. Декарта стало создание рационалистической методологии научного познания, основы которой он изложил в работе «Рассуждение о методе» (1637).

Эксперименты Г. Галилея и философско-методологиче-ские принципы Р. Декарта стали основой механистического мировоззрения. Опираясь на идеи Г. Галилея и философию Р. Декарта, но полемизируя с физикой и космологией последнего, И. Ньютон построил собственную теорию, которая господствовала в науке на протяжении трех столетий: с XVII по начало XX в. Как писал А. Эйнштейн – великий физик XX в., разрушивший казавшиеся незыблемыми позиции классической механики, – Ньютон был первым, кто попытался сформулировать элементарные законы, объясняющие широкий круг природных процессов с высокой степенью точности и полноты. Работы И. Ньютона оказали глубокое и сильное влияние на все классическое мировоззрение в целом.

Основу методологии И. Ньютона составляют индуктивный метод и установка на экспериментальное определение количественных отношений между явлениями действительности. «Гипотез не измышляю!» – заявлял И. Ньютон, выражая основную идею своей методологии. Систематическое изложение основ классической механики было осуществлено в работе «Математические начала натуральной философии» (1687).

Основу классической механики составляют три закона, названныге законами Ньютона. Первый закон: тело сохраняет состояние покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока на него не оказывают воздействие другие тела. Способность тела сопротивляться воздействию на него сил называют инертностью, поэтому первый закон Ньютона иначе называется законом инерции. Первый закон Ньютона устанавливает существование инерциальных систем отсчета. Понятие инерциальной системы отсчета И. Ньютон полностью воспринимает из теоретической концепции Г. Галилея. Второй закон: ускорение, приобретаемое телом в результате воздействия на него, прямо пропорционально вызывающей его силе и обратно пропорционально массе тела. Третий закон: всякое действие тел друг на друга носит характер взаимодействия; силы, с которыми тела действуют друг на друга, равны по модулю, противоположны по направлению и действуют вдоль прямой, соединяющей эти тела.

Вершиной научного творчества И. Ньютона является теория тяготения, которая дает ответ на вопрос о природе силы, заставляющей двигаться небесные тела. Согласно закону всемирного тяготения тела притягиваются друг к другу с силой, которая прямо пропорциональна их массам и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Сила тяготения универсальна, проявляется между любыми двумя материальными телами независимо от их конкретных свойств и действует на любом расстоянии. И. Ньютон показал, что законы движения планет, открытые И. Кеплером, неразрывно связаны с действием силы всемирного тяготения и являются математическим выражением этой силы. Таким образом, законы И. Кеплера оказались следствиями закона всемирного тяготения. Создание теории тяготения, которую иначе называют небесной механикой, окончательно утвердило победу гелиоцентрической системы Н. Коперника.

Впервые в истории науки И. Ньютон различил понятия инертной и гравитационной масс. По его мнению, гравитационная масса тел обеспечивает действие между ними сил притяжения, инертная масса выступает мерой инертности, т. е. определяет способность тел сопротивляться воздействию каких-либо сил. Уже в классической науке был установлен факт равенства инертной и гравитационной масс, однако объяснение этому явлению было найдено значительно позже – в теории относительности А. Эйнштейна (3.2).

Ключевыми в физике И. Ньютона являются понятия абсолютного пространства и абсолютного времени. В книге «Математические начала натуральной философии» И. Ньютон писал: «Абсолютное, истинное математическое время само по себе и по своей сущности, без всякого отношения к чему-либо внешнему, протекает равномерно и иначе называется длительностью^ Течение абсолютного времени измениться не может. Длительность или продолжительность существования вещей одна и та же, быстры ли движения... медленны ли, или их совсем нет^ Время и пространство составляют как бы вместилища самих себя и всего существующего. Во времени все располагается в смысле порядка последовательности, в пространстве – в смысле порядка положения».

Абсолютное пространство совершенно пусто, существует независимо от физических тел, его свойства описываются геометрией Евклида. Движение в абсолютном пространстве осуществляется по законам механики и представляет собой перемещение по непрерывным траекториям. Абсолютное время протекает равномерно и называется длительностью. И. Ньютон ввел понятия относительного пространства и относительного времени. Относительное пространство – это чувственная мера абсолютного пространства, относительное время – чувственная мера абсолютного времени, т. е. это пространство и время, ограниченные сенситивными способностями познающего их человека. Концепция абсолютного пространства и абсолютного времени была названа субстанциальной. Она органично вписалась в механистическую картину мира и соответствовала уровню развития науки в XVII в. Новая реляционная концепция сложилась только после создания неевклидовой геометрии, общей и специальной теорий относительности, т. е. в науке XX в. (3.2).

Механика И. Ньютона послужила мировоззренческой и методологической основой всего классического естествознания, длительное время стимулируя развитие науки и обеспечивая новые технические открытия. Однако следствием абсолютизации законов классической механики стало формирование мировоззренческой системы механистического детерминизма, принципы которой пришли в столкновение с новыми открытиями в физике на рубеже XIX–XX вв. Произошедшая в это время научная революция (1.4) привела к отказу от классической механистической парадигмы и формированию новой постклассической науки.

Второй составляющей классической физики является термодинамика, которая описывает тепловые явления в макромире. Теплота рассматривается как род внутреннего движения частиц: чем быстрее движение частиц, тем выше температура тела. Теорию тепла называли корпускулярной (от слова «корпускула» – частица), поскольку в ее основе лежало представление об атомистическом строении вещества. С корпускулярной теорией конкурировала теория теплорода, согласно которой тепловые процессы происходят благодаря невесомой жидкости, которая находится в «порах» материальных тел и может перетекать от одного объекта к другому. Чем больше в теле теплорода, тем выше его температура. Благодаря теории теплорода в физике появились понятия теплоемкости и теплопроводности тел, однако сама эта теория вскоре была опровергнута. В середине XIX в. было доказано, что количество выделяемой телом теплоты не зависит от объема вещества, т. е. из ограниченного количества вещества можно получить неограниченное количество теплоты, следовательно, нагревание тела связано не с увеличением в нем теплорода, а с увеличением энергии. Оказалось, что теплота и есть мера изменения энергии. В конце XIX в. молекулярно-кинетическая теория окончательно утвердилась не только в физике, но и в химии (2.4). Основные положения этой теории гласят: любое вещество состоит из большого числа молекул, молекулы вещества находятся в состоянии непрерывного хаотического движения, скорость движения молекул зависит от температуры тела, между молекулами действуют силы притяжения и отталкивания.

Классическая термодинамика сформулировала несколько принципов, или начал, которые вели к важным мировоззренческим выводам. Первое начало термодинамики основано на представлениях о том, что термодинамическая система обладает внутренней энергией теплового движения молекул и потенциальной энергией их взаимодействия.

При всех превращениях в термодинамической системе выполняется универсальный закон сохранения энергии. Согласно первому началу термодинамики количество теплоты, сообщенное телу, увеличивает его внутреннюю энергию и идет на совершение телом работы. Из этого принципа вытекает невозможность существования вечного двигателя.

Согласно второму началу термодинамики нельзя осуществить работу за счет энергии тел, находящихся в состоянии термодинамического равновесия, энтропия замкнутой системы возрастает, а ее максимальное значение достигается в состоянии теплового равновесия. Термодинамические процессы необратимы, а предоставленная самой себе система стремится к состоянию теплового равновесия, в котором температуры тел выравниваются. В системе, достигшей термодинамического равновесия, без внешнего вмешательства невозможны никакие процессы. Второе начало термодинамики часто формулируют иначе: тепло не может самопроизвольно перейти от холодного тела к горячему. Второе начало термодинамики называют также законом возрастания энтропии.

Распространение второго начала термодинамики на всю Вселенную, понимаемую как закрытая система, привело к созданию теории тепловой смерти, согласно которой все процессы в мире ведут к состоянию наибольшего равновесия, т. е. хаосу. Теория тепловой смерти Вселенной была разработана в середине XIX в. В. Томпсоном и Р. Клаузиусом, ее постулаты звучат следующим образом:

•энергия Вселенной постоянна;

• энтропия Вселенной, понимаемой как закрытая система, возрастает.

Смысл этих постулатов заключается в том, что со временем все виды энергии во Вселенной превратятся в тепловую, а последняя перестанет претерпевать качественные изменения и преобразовываться в другие формы. Наступившее состояние теплового равновесия будет означать смерть Вселенной. При этом общее количество энергии в мире останется тем же самым, т. е. универсальный закон сохранения энергии не будет нарушен. С точки зрения авторов теории тепловой смерти, наличие в нашей уже длительное время существующей Вселенной многообразных форм энергии и движения является необъяснимым фактом. Понятно, что выводы теории тепловой смерти Вселенной подводили к предположению о существовании таинственной силы, которая периодически выводит мир из состояния теплового равновесия, т. е. по сути дела к представлению о существовании Бога или других сверхъестественных сущностей, которые вновь и вновь творят Вселенную из хаоса.

Теория тепловой смерти сразу же после создания была подвергнута критике. В частности, появилась флуктуаци-онная теория Л. Больцмана, согласно которой Вселенная выводится из состояния равновесия с помощью внутренне присущих ей флуктуаций. Кроме того, критики говорили, что неправомерно распространять второе начало термодинамики на весь мир, а последний нельзя рассматривать как замкнутую систему с ограниченным числом элементов. Однако наиболее последовательным и полным опровержением теории тепловой смерти Вселенной стала синергети-ческая концепция И. Пригожина и Г. Хакена, созданная в конце XX в. (7.2).

Третьей составляющей классической физики является оптика. На протяжении двух столетий в оптике соперничали корпускулярная и волновая теории, объяснявшие природу световых явлений на разных основаниях. В XVII в. дискуссия развернулась между И. Ньютоном, который придерживался корпускулярной теории, и нидерландским ученым Х. Гюйгенсом – сторонником волновой теории. В соответствии с теорией И. Ньютона, свет – поток материальных частиц-корпускул, наделенных неизменными свойствами и взаимодействующих друг с другом по законам классической механики. Корпускулярная теория хорошо объясняла явления аберрации и дисперсии света, но испытывала трудности в объяснении явлений интерференции, дифракции и поляризации света. Согласно теории Х. Гюйгенса, свет представляет собой волну, распространение которой аналогично распространению волн на поверхности воды и подчиняется тем же законам. Особой средой для распространения световых волн Х. Гюйгенс считал эфир. Волновая теория, в отличие от корпускулярной, хорошо объясняла явления интерференции, дифракции и поляризации. Однако на протяжении XVIII в. большинство ученых придерживались корпускулярной теории И. Ньютона, несмотря на эвристическую силу и убедительность волновой теории Х. Гюйгенса. Немалую роль здесь сыграл непререкаемый авторитет, которым пользовался И. Ньютон в среде научного сообщества.

В 1818 г. с критикой корпускулярной теории выступил французский физик О. Френель. Его выводы убедительно говорили в пользу волновой теории. Предложенная О. Френелем волновая теория предполагала существование явления дифракции, которое должно было наблюдаться в виде светлого пятна в центре тени, отбрасываемой круглым экраном. Это рискованное предположение получило блестящее экспериментальное подтверждение, и волновая теория О. Френеля в начале XIX в. была признана научным сообществом. Окончательное подтверждение волновая теория получила после измерения скорости света в разных средах – воде и воздухе. Согласно корпускулярной теории скорость света в воде должна быть больше, чем скорость света в воздухе. Однако эксперимент показал, что скорость света в воде, т. е. в более плотной среде, оказалась меньше, чем скорость света в воздухе – менее плотной среде.

Недостатком волновой теории света было представление о среде – носителе световой волны. В XIX в. выдвигалась гипотеза, согласно которой таким носителем выступает светоносный эфир. Однако эта гипотеза сталкивалась с серьезной проблемой, разрешить которую не удавалось. Если предположить, что концепция светоносного эфира верна, то возникает вопрос, как эфир взаимодействует с веществом; в частности, увлекается ли эфир Землей при ее движении. Если эфир не увлекается движущимися телами, то его можно рассматривать в качестве абсолютной системы отсчета. Если же он взаимодействует с веществом, то это взаимодействие должно наблюдаться в оптических явлениях.

Недостатки волновой теории света привели к тому, что в конце XIX – начале XX в. физики вновь вернулись к корпускулярной теории, в научный обиход было введено представление об особых световых частицах – фотонах. Корпускулярные и волновые представления объединились только в концепции корпускулярно-волнового дуализма, т. е. уже в неклассической физике XX в. (3.3).

Четвертой составляющей классической физики является электродинамика, или теория электромагнитного поля.

В 80-е гг. XVIII в. французский физик Ш. О. Кулон провел ряд экспериментов по измерению силы, действующей между двумя зарядами. В результате обобщения опытных данных был сформулирован основной закон электростатики: электрические силы ослабевают обратно пропорционально квадрату расстояния между ними. Таким образом, оказалось, что электрическая сила действует так же, как и гравитационная.

В 30-е гг. XIX в. английский физик М. Фарадей предложил понятие поля. Это понятие противоречило представлениям о материи как совокупности атомов. По мнению М. Фарадея, активная и постоянно движущаяся материя не может быть представлена в виде атомов и пустоты, материя непрерывна, атомы есть лишь сгустки силовых линий поля. Безусловно, концепция поля в электродинамике могла сформироваться только после утверждения волновой теории в оптике. М. Фарадей высказал также предположение о единстве электрических и магнитных явлений. В 1831 г. он поставил опыт, который продемонстрировал, что переменное магнитное поле индуцирует электрический ток.

На основе экспериментальных данных М. Фарадея в 60-е гг. XIX в. Дж. Максвелл создал единую теорию электромагнитного поля. Основные принципы своей концепции он изложил в работе «Динамическая теория электромагнитного поля» (1864). Вспомогательному понятию поля Дж. Максвелл придал точный физический смысл: «Электромагнитное поле – это та часть пространства, которая содержит в себе и окружает тела, находящиеся в электрическом или магнитном состоянии». Дж. Максвелл высказал предположение, что любое переменное электрическое поле, возникающее между движущимися электрическими зарядами, порождает магнитное, а переменное магнитное поле возбуждает электрическое. Таким образом, источником электрического поля могут быть неподвижные электрические заряды или изменяющиеся магнитные поля, а источником магнитного поля – движущиеся электрические заряды или переменные электрические поля. Концепция Дж. Максвелла позволила сделать предположение о существовании переменного электромагнитного поля, которое распространяется в пространстве с конечной скоростью. Было установлено, что скорость распространения электромагнитного взаимодействия равна скорости света в вакууме– 300 000 км/с. Оказалось, что свет– это электромагнитные волны определенной длины (от 380 до 770 нм). Таким образом, теория Дж. Максвелла теоретически обосновала родство электромагнитных и оптических явлений, предположение о котором высказывалось ранее.

Несмотря на успехи и большой эвристический потенциал, электромагнитная теория Дж. Максвелла имела ряд недостатков. Так, в ней использовалась сомнительная гипотеза светоносного эфира. По сути дела, концепция Дж. Максвелла отождествляла понятия эфира и электромагнитного поля. В конце XIX в. физики отказываются от гипотезы эфира и начинают рассматривать электромагнитное поле как особую форму материи, свойства которой невозможно объяснить механическими закономерностями. Преодоление противоречий классической электродинамики началось в 1900 г., когда немецкий физик М. Планк выдвинул собственную концепцию (3.2, 3.3).

2.4. Химия в XVII–XIX вв

В XVII–XVIII вв. быстро развивается еще одна естественно-научная дисциплина – химия – наука о качественных преобразованиях вещества, происходящих вследствие изменения его состава или строения. К этому времени алхимия, доминировавшая в средневековой культуре IX–XVI вв. и в значительной мере подготовившая возникновение научной химии, приходит в упадок. В основе классической химии лежит философская концепция атомизма, которая была сформулирована еще в античной философии Левкиппом, Демокритом и Эпикуром. Суть атомизма заключается в понимании вещества как совокупности мельчайших, неделимых частиц – атомов. Атомы находятся в постоянном движении, благодаря которому они могут взаимодействовать друг с другом. Все многообразие мира есть результат взаимодействия атомов. Вплоть до конца XIX в. в естествознании господствовало представление о том, что атом – это наименьшая частица вещества, предел делимости материи; в ходе химических превращений веществ разрушаются и вновь создаются только молекулы, атомы же остаются неизменными. Только наука XX в. показала, что элементарными частицами выступают отнюдь не атомы (3.4).

Начало научной химии связывают с работами английского ученого XVII в. Р. Бойля, который предложил понятие «химический элемент». По мнению Р. Бойля, химический элемент – это «простое тело», входящее в состав вещества и определяющее его свойства. Таким образом, первой концептуальной идеей теоретической химии становится утверждение о том, что свойства вещества зависят от входящих в его состав химических элементов. При этом понятие «простого тела» еще не было окончательно сформулировано ни Р. Бойлем, ни его последователями, и часто в качестве химических элементов они рассматривали соединения, а химические элементы, напротив, понимали как сложные вещества. Тем не менее их полуинтуитивные представления послужили основой для формулирования современного представления о химическом элементе как о совокупности атомов с одинаковым зарядом ядра, которые, однако, могут различаться по своей массе.

В химии XVII в. господствовала теория флогистона. Эта теория была предложена для объяснения процесса горения. Предполагалось, что флогистон – это невесомая субстанция, которую содержат все вещества, способные к горению, и которая выделяется в процессе горения. Открытия в химии середины и конца XVIII в. привели к отказу от теории флогистона. Так, в 1748 г. М.В. Ломоносов сформулировал закон сохранения массы, не допускающий возможности существования невесомой материи. Это закон гласит: масса веществ, вступающих в химическую реакцию, равна массе веществ, образующихся в результате реакции. Несколько позже французский химик А. Лавуазье разработал кислородную теорию горения, признание которой способствовало тому, что теория флогистона была полностью отвергнута. А. Лавуазье также впервые попытался систематизировать химические элементы в соответствии с их атомной массой, предложил первую номенклатуру химических соединений, в которой каждое вещество имеет свое собственное постоянное название, и т. п. Именно благодаря усилиям А. Лавуазье химия начала освобождаться от рецептурного характера, который она получила в наследство от алхимии, и постепенно стала формироваться в качестве строгой научной дисциплины.

Следующий этап в развитии химии (начало XIX в.) связан с именем английского химика Дж. Дальтона, который ввел в научный обиход понятие атомного веса. Дж. Дальтон является создателем теории атомного строения, или химической атомистики, которая позволила решить многие проблемы химии того времени. В 1803 г. Дж. Дальтон составил первую таблицу относительных атомных масс водорода, азота, углерода, серы и фосфора, приняв за единицу атомную массу водорода, а в 1804 г. предложил таблицу элементов в соответствии с их относительными атомными массами. Исследования химического состава газов позволили Дж. Дальтону сформулировать закон кратных отношений – один из фундаментальных законов химии. Закон кратных отношений утверждает, что массы двух химических элементов в любых возможных соединениях относятся друг к другу как целые числа.

В начале XIX в. ученые начинают использовать понятие «молекулы». Молекула – это устойчивая совокупность атомов, способная к самостоятельному существованию. Поскольку молекула может быть образована разными атомами, постольку ее свойства отличаются от свойств входящих в нее атомов. Именно молекулы определяют свойства вещества, поэтому молекулу, а не атом следует рассматривать в качестве «единицы» вещества. Дж. Дальтон еще не делал различия между молекулами и атомами, называя молекулы «сложными атомами», однако уже в 1811 г. итальянский ученый А. Авогадро предложил молекулярную теорию строения вещества, в которой были обобщены и систематизированы накопленные к тому времени экспериментальные данные. А. Авогадро предложил метод определения молекулярных масс, с помощью которого впервые вычислил атомные массы кислорода, углерода, азота, хлора и ряда других элементов.

На основе молекулярной теории А. Авогадро в середине XIX в. была разработана теория химического строения, согласно которой свойства вещества определяются порядком связей атомов в молекулах. Химическая связь образуется в результате обменного взаимодействия электронов, которые связаны с ядром атома наименее прочно. Электроны, участвующие в обменном взаимодействии, называются валентными. Валентностъ – способность атомов одного химического элемента соединяться с определенным количеством атомов другого химического элемента.

Впервые связь между валентностью и структурой химического вещества была установлена немецким химиком Ф. Кекуле, который в 1857 г. высказал идею о том, что число атомов одного элемента, связанных с одним атомом другого элемента, зависит от «основности» (валентности). Все элементы Ф. Кекуле разделил на одно-, двух– и трехвалентные, он также обосновал четырехвалентность углерода. В истории науки Ф. Кекуле известен и тем, что в 1865 г. открыл циклическую структурную формулу молекулы бензола, которую увидел во сне в виде змеи, кусающей свой хвост.

Немалая заслуга в развитии представлений о строении химических веществ принадлежит русскому ученому А.М. Бутлерову. Впервые свою концепцию А.М. Бутлеров представил в 1861 г. на 36-м съезде немецких естествоиспытателей и врачей, в докладе «О химическом строении вещества». Согласно концепции русского ученого, природа сложной частицы определяется природой ее составных частей, их количеством и химическим строением. От химического строения зависят те реакции, в которых участвует вещество. Термин «химическое строение» А.М. Бутлеров применил для обозначения порядка межатомных связей в молекулах, который может быть выражен структурной формулой. Он сделал вывод о том, что различие веществ, обладающих одинаковым составом, можно объяснить только различием их химического строения. А.М. Бутлеров подчеркивал, что по строению молекул можно предвидеть свойства химического вещества. Таким образом, в конце XIX в. ученые пришли к выводу, что свойства веществ зависят не только от входящих в них химических элементов, т. е. от состава, но и от структуры, которая определяется способом взаимодействия между этими элементами. Теория химического строения вещества А.М. Бутлерова стала одним из оснований современной органической химии, а его идеи развивались многочисленными учениками и последователями.

Научная революция в химии связана с именем другого русского ученого – Д.И. Менделеева, который в 18б9 г. предложил периодическую систему химических элементов.

Периодическая система, оформленная в виде таблицы, упорядочивала все многообразие известных к тому времени химических элементов и позволяла предсказывать новые. Д.И. Менделеев расположил все элементы в соответствии с возрастанием их атомного веса и показал, что таким образом складывается четкая система. Д.И. Менделеев сформулировал следующий закон: свойства элементов находятся в периодической зависимости от величины их атомных весов. Позже было установлено, что свойства элементов зависят не от атомного веса, а от заряда ядра атома, атомный же вес является средним арифметическим от масс изотопов элементов, которые имеют общий заряд ядра, но отличаются по массе. Современная формулировка периодического закона такова: свойства химических элементов находятся в периодической зависимости от заряда их атомных ядер, заряд ядер совпадает с номером элемента в периодической системе. Периодическая система Д.И. Менделеева стала той объединяющей концепцией, которая позволила не только систематизировать, но и объяснить весь накопленный к концу XIX в. эмпирический материал, и стала прочной основой современной теоретической химии.

Развитие химии в XX в. привело к возникновению ряда относительно самостоятельных областей исследования. Так, в современной химии, с одной стороны, продолжается изучение состава веществ в зависимости от входящих в него химических элементов, а с другой – изучается зависимость свойств веществ от их структуры. Эти два направления современной химии непосредственно связаны с теми исследованиями, которые проводились на протяжении XVIII–XIX вв. Кроме того, в химии XX в. обсуждаются и новые проблемы. Одна из них – выяснение условий и внутренних механизмов протекания химических процессов и способов управления ими. Это очень перспективная и практически значимая сфера исследований, поскольку дальнейшие открытия в этой области позволяют создавать разнообразные химические соединения с заранее заданными свойствами. На сегодняшний день известно около 14 млн химических соединений и ежегодно синтезируется до 250 новых.

Самым новым разделом химии является так называемая эволюционная химия, возникновение и самоопределение которой стало следствием проникновения в естествознание идей и принципов эволюционной теории. Главным предметом изучения в эволюционной химии является химогенез, который рассматривается как неотъемлемая часть эволюционных процессов на нашей планете, начиная от космоге-неза и заканчивая антропосоциогенезом (5.2, 5.3). Эволюционная химия утверждает, что на протяжении длительного времени происходил отбор химических элементов по тем свойствам, которые давали преимущество при переходе на более высокий уровень организации материи – биологический. Химическая эволюция обеспечивала переход от химогенеза к биогенезу, поэтому понимание ее механизмов важно для прояснения проблемы происхождения жизни на Земле (5.2, 5.3) и процессов самоорганизации материальных систем (7.2).

Развитие химии в XX в. шло по линии возрастания диф-ференцированности внутри комплекса химического знания. Этот процесс привел к разделению на неорганическую и органическую химию и созданию аналитической и физической химии, возникновению целого ряда междисциплинарных исследований, которые со временем обрели самостоятельный научный статус (космохимия, геохимия, агрохимия, биохимия и др.). Наиболее интересные открытия в XX в., имеющие отношение к развитию химического знания, были осуществлены на стыке химии и других естественно-научных дисциплин. В соответствующих темах данного курса мы рассмотрим их более подробно (3, 4, 5).

2.5. Биология в XVI–XIX вв

Антропоцентризм эпохи Возрождения дал толчок развитию биологического познания, а точнее, одной из его областей – медицины. Интерес к человеческой природе, а затем и ко всему миру живого в XVI–XVII вв. способствовал быстрому накоплению эмпирических знаний и становлению биологии как описательной дисциплины. В это время развивались в основном прикладные сферы биологического знания: медицина, цветоводство и садоводство, коневодство и т. п. Накопленный эмпирический материал нуждался в упорядочивании и систематизации. Эту задачу выполнила биология XVIII в. Так, К. Линней создал первую классификацию живых организмов, в которую входили 4 тыс. видов животных и 10 тыс. видов растений.

Для объяснения такого многообразия живых организмов уже в науке XVIII в. были выдвинуты различные концепции. ж. Бюффон предложил идею трансформации видов, которая подготовила почву для первой теории эволюции органического мира ж. Б. Ламарка. Эмпирической базой концепции ж. Б. Ламарка послужили данные о существовании таких разновидностей живых организмов, которые занимали промежуточное положение между двумя видами, о явлениях гибридизации, ископаемых формах живых организмов и т. п. ж. Б. Ламарк утверждал, что изменение биологических видов происходит благодаря прямому влиянию окружающей среды и приспособлению к ней живых организмов. Приспособление осуществляется путем изменения органов тела в результате тренировки. Именно тренировка органов тела является, по мнению ж. Б. Ламарка, основным фактором эволюции и причиной целесообразности в живой природе.

Совершенно иным образом идея трансформации видов была конкретизирована в концепции катастрофических изменений французского ученого ж. Кювье. ж. Кювье пришел к выводу, что некогда населявшие нашу планету животные вымирали почти мгновенно под действием различных катастрофических причин. Базой для такого вывода послужили прежде всего данные палеонтологии, которые свидетельствовали о том, что в геологических напластованиях обнаруживаются остатки только определенных животных, тогда как в других пластах эти остатки отсутствуют. ж. Кювье утверждал, что на Земле время от времени происходили внезапные глобальные катаклизмы, приводившие к вымиранию одних видов животных и появлению новых. При этом, по мнению французского ученого, в периоды между катастрофами никаких изменений органического мира не происходило. Появляющиеся в ходе глобального катаклизма виды более прогрессивны, однако они не имеют никакого отношения к уничтоженным, поэтому преемственности в живой природе нет. Для объяснения прогрессивного развития органического мира сторонники теории катастроф обращались к идее творящей силы, т. е. некой нематериальной силы, которая организует живую материю после очередной катастрофы.

Несмотря на существенные недостатки и ложные выводы, теория катастроф содержала новаторскую идею, которая была воспринята и по-своему интерпретирована современной наукой, – идею о единстве геологических и биологических изменений, единстве гео– и биогенеза (7.3). Теория катастроф сыграла также свою положительную роль в подготовке эволюционной теории, поскольку развивала идею трансформаций в растительном и животном мире.

Вместе с тем теория катастроф никак не объясняла причины глобальных катаклизмов, эта неопределенность давала серьезный повод для критики. В начале XIX в. с такой критикой выступил английский ученый Ч. Лайель. Ч. Лай-ель обратил внимание на то, что некоторые виды живых организмов, существовавшие в предшествовавшие геологические эпохи, продолжают существовать и сейчас, другие же виды, напротив, погибают. Английский ученый не утверждал, что одни виды живых организмов произошли от других, однако он подчеркивал, во-первых, медленный и постепенный характер геологических изменений; во-вторых, однообразие тех факторов, которые действуют на протяжении всей истории Земли; в-третьих, он обращал внимание на то, что на протяжении длительного времени происходит суммирование небольших изменений. При этом все трансформации Ч. Лайель сводил к обратимым, циклическим изменениям и отрицал возможность прогресса.

Труды своего соотечественника Ч. Лайеля подробно и внимательно изучал Ч. Дарвин. Во время кругосветного путешествия Ч. Дарвин собрал богатейший материал, свидетельствующий об изменчивости видов растений и животных. Особенно поразительной находкой был огромный скелет ископаемого ленивца, обнаруженный в Южной Америке. Сравнение с современными, небольшими по размерам ленивцами натолкнуло Ч. Дарвина на мысль об эволюции видов. По возвращении в Англию он продолжил изучение практики селекции домашних животных. Эти знания впоследствии помогли сформулировать идею естественного отбора.

Богатейший эмпирический материал, который к тому времени был накоплен в географии, археологии, палеонтологии, эмбриологии, физиологии, систематике и т. п., позволил английскому ученому сделать вывод о длительной эволюции живой природы. Свою концепцию Ч. Дарвин изложил в работе «Происхождение видов путем естественного отбора» (1859). Книга Ч. Дарвина имела феноменальный успех, ее первый тираж (1250 экземпляров) был продан уже в первый день. По-видимому, такой ажиотажный спрос можно объяснить, с одной стороны, принципиальной новизной, а с другой – ожидаемостью идей, изложенных в книге Ч. Дарвина. Речь шла об объяснении возникновения живых существ без апелляции к идее Бога. Понятно, что для XIX в., когда преобладала идея Науки с большой буквы, такая книга была очень интересна, актуальна и своевременна. При этом следует отметить, что несмотря на огромную популярность у читающей публики идея постепенного появления в живой природе новых видов для научного сообщества того времени оказалась столь необычной, что была принята не сразу.

Ч. Дарвин предположил, что в популяциях животных существует конкуренция, благодаря которой выживают только те особи, которые обладают выгодными в данных конкретных условиях свойствами, позволяющими оставить потомство. Основу эволюционной теории Ч. Дарвина составляют три принципа:

• наследственности и изменчивости,

• борьбы за существование,

• естественного отбора.

Изменчивостъ является неотъемлемым свойством всего живого. Несмотря на похожесть живых организмов одного вида, внутри популяции невозможно обнаружить две совершенно одинаковые особи. Эта вариативность признаков и свойств создает преимущество одних организмов перед другими. В обычных условиях различие свойств остается незаметным и не оказывает существенного влияния на развитие организмов, однако при изменении условий, особенно в неблагоприятную сторону, даже малейшее различие может дать одним организмам значительное преимущество перед другими. Только особи с соответствующими условиям свойствами оказываются способными выжить и оставить потомство. Ч. Дарвин различает неопределенную и определенную изменчивость. Определенная изменчивостъ, или адаптивная модификация, – это способность особей одного вида одинаковым образом реагировать на изменение окружающей среды. Подобные групповые изменения не передаются по наследству, поэтому не могут поставлять материал для эволюции. Неопределенная изменчивость, или мутация, – индивидуальные изменения в организме, которые передаются по наследству. Мутации не связаны напрямую с изменениями условий окружающей среды, однако именно неопределенная изменчивость играет важнейшую роль в эволюционном процессе. Случайно появившиеся позитивные изменения передаются по наследству, и в итоге выживает и достигает зрелости лишь небольшая часть потомства, которая обладает полезными наследственными свойствами.

Между живыми существами, как считает Ч. Дарвин, разворачивается борьба за существование. Конкретизируя это понятие, Ч. Дарвин указывал на то, что внутри вида рождается больше особей, чем доживает до взрослого состояния. Борьба за существование как раз и означает, что выживают и размножаются сильнейшие и наиболее приспособленные организмы, а слабые и неприспособленные погибают.

Естественный отбор – ведущий фактор эволюции, объясняющий механизм образования новых видов. Естественный отбор происходит по принципу лучшей приспособленности к условиям окружающей среды, именно этот отбор выступает движущей силой эволюции. Механизм отбора приводит к избирательному уничтожению тех особей, которые менее приспособлены к условиям окружающей среды. Таким образом, естественный отбор обеспечивает прогресс в развитии живых организмов. Изменения происходят постепенно и очень медленно, однако их суммирование на протяжении длительного времени приводит к возникновению новых видов. По образному выражению Ч. Дарвина, естественный отбор «расследует» мельчайшие изменения, отбрасывая вредные и сохраняя полезные, и таким образом работает над усовершенствованием живых организмов.

Слабым звеном эволюционной теории Ч. Дарвина было отсутствие точного и убедительного объяснения механизма наследственности, поскольку законы наследования в то время еще не были известны. Так, эволюционная теория не объясняла, каким образом происходят накопление и сохранение полезных наследственных изменений в результате дальнейшего скрещивания живых организмов. Вопреки бытовавшему мнению, что при скрещивании организмов с полезными свойствами и организмов, у которых эти свойства отсутствуют, должно происходить усреднение полезных признаков, их растворение в череде поколений, эволюционная теория предполагала, что эти признаки накапливаются. Противники эволюционной теории утверждали, что естественный отбор не действует, а популяция со временем должна становиться совершенно однородной. Ч. Дарвин сознавал слабости своей концепции, однако не сумел удовлетворительно объяснить механизм наследования. Ответ на этот вопрос дала теория Г. Менделя, которая обосновала дискретный характер наследственности (5.6). Создание в XX в. синтетической теории эволюции завершило объединение эволюционной теории и генетики (5.7).

Значительным достижением классической биологии стало создание теории клеточного строения живых организмов. В комплексе современных биологических знаний существует отдельная дисциплина, занимающаяся изучением клетки, – цитология.

Исследование микроскопического строения живых организмов стало возможно благодаря изобретению в 1600 г. микроскопа. Понятие «клетка» было введено в научный обиход английским ботаником Р. Гуком в 1665 г. Рассматривая срезы высушенной пробки, он обнаружил множество ячеек, или камер, которые назвал клетками. Однако с момента этого открытия до создания клеточной теории прошло еще два столетия.

В 1837 г. немецкий ботаник М. Шлейден предложил теорию образования растительных клеток, основные идеи которой он изложил в работе «Данные о развитии растений». По мнению М. Шлейдена, важную роль в размножении и развитии клеток играет клеточное ядро, существование которого было установлено в 1831 г. Р. Броуном. В 1839 г. соотечественник М. Шлейдена анатом Т. Шванн, опираясь на экспериментальные данные и теоретические выводы своего коллеги, создал клеточную теорию строения живых организмов. Основные идеи своей концепции Т. Шванн изложил в работе «Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений». Создание в середине XIX в. клеточной теории стало существенным шагом в становлении биологии как самостоятельной научной дисциплины. Основные положения и принципы концепции М. Шлейдена и Т. Шванна сохраняют свою актуальность и для современной биологии.

Клетка – это элементарная биологическая единица, структурно-функциональная основа всего живого. Клетки осуществляют самостоятельный обмен веществ, способны к делению (воспроизводству) и саморегуляции, т. е. обладают всеми свойствами живого. Образование новых клеток из неклеточного материала невозможно, размножение клеток происходит только благодаря делению. Органическое развитие следует рассматривать как универсальный процесс клеткообразования. В структуре клетки выделяют мембрану, отграничивающую содержимое клетки от внешней среды; цитоплазму, представляющую собой соляной раствор с растворимыми и взвешенными ферментами и молекулами РНК; ядро, содержащее хромосомы, состоящие из молекул ДНК и присоединенных к ним белков. Различают два способа деления клеток: митоз и мейоз. Митоз – деление клеточного ядра на два дочерних с наборами хромосом, идентичными набору хромосом родительской клетки. Митоз характерен для всех клеток, кроме половых. Мейоз – деление клеточного ядра на четыре дочерних ядра, в каждом из которых содержится вдвое меньше хромосом, чем в родительской клетке. Такой способ деления характерен только для половых клеток.

Клеточная теория строения живых организмов стала убедительным аргументом в пользу идеи единства происхождения жизни на Земле и оказала существенное влияние на формирование современной научной картины мира.

Тема 3. СОВРЕМЕННЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О МИРЕ

3.1. Общие принципы неклассической физики

К современному естествознанию относятся теоретические концепции, сформировавшиеся на протяжении XX в. в рамках различных научных дисциплин. Важнейшими естественными науками являются физика, изучающая законы функционирования неорганической формы материи на макро– и микроуровне; астрофизика, предметом которой являются свойства и эволюция локальных астрономических объектов; космология, моделирующая эволюцию Вселенной в целом (мегауровень); биология, изучающая процессы развития и функционирования различных систем в живой природе; антропология, рассматривающая основные закономерности антропогенеза. Современная наука характеризуется осознанием целостности своих объектов и взаимосвязанности законов их существования.

Физика по-прежнему остается одной из ведущих дисциплин в естествознании. Современная физическая картина мира представляет собой систему фундаментальных знаний о закономерностях существования неорганической материи, об основаниях целостности и многообразия явлений природы. Современная физика исходит из ряда фундаментальных предпосылок.

Во-первых, так же как и классическая физика, она признает объективное существование физического мира, однако отказывается от наглядности; законы современной физики не всегда демонстративны, в некоторых случаях их наглядное подтверждение – опыт – просто невозможно.

Во-вторых, современная наука утверждает существование трех качественно различающихся структурных уровней материи: мегамира – мира космических объектов и систем; макромира – мира макроскопических тел, привычного мира нашего эмпирического опыта; микромира – мира микроо^-ектов, молекул, атомов, элементарных частиц и т. п. Классическая физика изучала строение и способы взаимодействия макроскопических тел, законы классической механики описывают процессы макромира. Современная квантовая физика занимается изучением микромира, соответственно законы квантовой механики описывают поведение микрочастиц. Мегамир – предмет астрономии и космологии, которые опираются на гипотезы, идеи и принципы неклассической (релятивистской и квантовой) физики.

В-третьих, неклассическая физика утверждает зависимость описания поведения физических объектов от условий наблюдения, т. е. от познающего эти процессы человека (принцип дополнительности – 3.3).

В-четвертых, современная физика признает существование ограничений на описание состояния объекта (принцип неопределенности – 3.3).

В-пятых, релятивистская физика отказывается от моделей и принципов механистического детерминизма, сформулированных в классической философии и предполагавших возможность описания мира в любой момент времени, опираясь на знание начальных условий. Процессы в микромире описываются статистическими закономерностями, а предсказания в квантовой физике носят вероятностный характер.

При всех различиях современная физика, так же как и классическая механика, изучает законы существования природы. Закон понимается как объективная, необходимая, всеобщая повторяющаяся и существенная связь между явлениями и событиями. Любой закон имеет ограниченную сферу действия. Например, распространение законов механики, оправдывающих себя в пределах макромира, на уровень квантовых взаимодействий недопустимо. Процессы, происходящие в микромире, подчиняются другим законам. Проявление закона зависит также от конкретных условий, в которых он реализуется, изменение условий может усилить или, напротив, ослабить действие закона. Действие одного закона корректируется и видоизменяется другими законами.

Динамические закономерности характеризуют поведение изолированных, индивидуальных объектов и позволяют установить точно определенную связь между отдельными состояниями предмета. Иначе говоря, динамические закономерности повторяются в каждом конкретном случае и имеют однозначный характер. Динамическими законами являются, например, законы классической механики. Классическое естествознание абсолютизировало динамические закономерности. Совершенно верные представления о взаимной связи всех явлений и событий в философии XVII–XVIII вв. привели к неправильному выводу о существовании в мире тотальной необходимости и об отсутствии случайности. Такая форма детерминизма получила название механистического. Механистический детерминизм трактует все типы взаимосвязи и взаимодействия как механические и отрицает объективный характер случайности. Например, один из сторонников этого типа детерминизма, Б. Спиноза, считал, что мы называем явление случайным только по причине недостатка наших знаний о нем. Следствием механистического детерминизма является фатализм – учение о всеобщей предопределенности явлений и событий, которое фактически сливается с верой в божественное предопределение.

Проблема ограниченности механистического детерминизма особенно четко обозначилась в связи с открытиями в квантовой физике. Закономерности взаимодействий в микромире оказалось невозможно объяснить с точки зрения принципов механистического детерминизма (3.3, 3.4). Новые открытия в физике сначала привели к отказу от детерминизма, однако позже способствовали формированию нового содержания этого принципа. Механистический детерминизм перестал ассоциироваться с детерминизмом вообще. Как писал физик М. Борн, утверждение, что новейшая физика отбросила причинность, целиком необоснованно. Действительно, новая физика отбросила или видоизменила многие традиционные идеи; но она перестала бы быть наукой, если бы прекратила поиски причин явлений. Причинность, таким образом, не изгоняется из постклассической науки, однако представления о ней меняются. Следствием этого становятся трансформация принципа детерминизма и введение понятия статистических закономерностей.

Статистические закономерности проявляются в массе явлений, имеют форму тенденции. Эти законы иначе называют вероятностными, поскольку они описывают состояние индивидуального объекта лишь с определенной долей вероятности. Статистическая закономерность возникает как результат взаимодействия большого числа элементов, поэтому характеризует их поведение в целом. Необходимость в статистических закономерностях проявляется через действие множества случайных факторов. Этот тип законов иначе называют законами средних величин. При этом статистические закономерности, так же как и динамические, являются выражением детерминизма. Примеры статистических закономерностей – законы квантовой механики (3.3) и законы, действующие в обществе и истории. Понятие вероятности, фигурирующее при описании статистических закономерностей, выражает степень возможности явления или события в конкретной совокупности условий.

3.2. Современные представления о материи, пространстве и времени. Общая и специальная теории относительности

На рубеже XIX–XX вв. в физике произошел кризис, который был связан с невозможностью объяснить новые эмпирические данные с помощью законов и принципов, сформулированных в рамках механистической парадигмы (1.8, 2.1, 2.3). Кризис и последовавшая за ним научная революция (1.4) способствовали тому, что на смену классической физике, построенной на принципах механики И. Ньютона, пришла новая фундаментальная теория – специальная теория относительности А. Эйнштейна. Теория относительности возникла на границе между механикой И. Ньютона и электромагнитной теорией Дж. Максвелла (2.3) как результат попыток устранить логические противоречия, существовавшие между этими двумя концепциями.

Специальная теория относительности распространила принципы относительности, сформулированные еще Г. Галилеем для механических систем (2.3), на электромагнитные взаимодействия. Ряд опытов, проведенных физиками в конце XIX в., показал, что скорость света остается неизменной во всех системах координат, независимо от того движется излучающий свет источник или нет. Однако эти выводы противоречили принципу относительности Г. Галилея.

В конце XIX в. господствовало представление, что мировое пространство заполнено особым эфиром, в котором распространяются световые волны. Для того чтобы обнаружить движение Земли относительно эфира, американский физик А. Майкельсон в 1887 г. решил измерить время прохождения светового луча по горизонтальному и вертикальному направлениям относительно Земли. Согласно гипотезе светоносного эфира время прохождения света по этим направлениям должно различаться. Однако результат эксперимента показал неизменность скорости света в обоих направлениях. Такой вывод противоречил классическим представлениям о том, что координаты и скорости должны преобразовываться при переходе от одной инерциальной системы к другой. Скорость света оказалась не зависящей от движения Земли.

Для объяснения результатов эксперимента А. Майкель-сона X. Лоренц вывел уравнения, позволяющие вычислить сокращение движущихся тел и промежутков времени между событиями, которые происходят в зависимости от скорости движения объектов. Преобразования X. Лоренца предполагали реальное сокращение тел и промежутков времени.

В 1905 г. А. Эйнштейн опубликовал работу «К электродинамике движущихся тел», в которой объяснил результаты опытов А. Майкельсона и изложил основные положения специальной теории относительности. А. Эйнштейн распространил принцип относительности на все системы и сформулировал его иначе, чем Г. Галилей: любой процесс протекает одинаково в изолированной материальной системе, находящейся в состоянии прямолинейного и равномерного движения, т. е. все инерциальные системы отсчета равноправны между собой. Таким образом было преодолено представление об эталонной абсолютной системе отсчета, которую связывали с эфиром, все системы отсчета были признаны равнозначными, не имеющими никаких преимуществ друг перед другом, а принцип относительности приобрел всеобщий, универсальный характер.

Следствием такого понимания принципа относительности стало введение в физику понятия инвариантности. Инвариантность понимается как неизменность физических величин или свойств объектов при переходе от одной системы отсчета к другой. Все законы природы неизменны при переходе от одной инерциальной системы к другой, т. е., находясь внутри инерциальной системы, невозможно обнаружить, движется она или покоится. Специальная теория относительности установила также инвариантность материальных процессов и скорости света относительно преобразований X. Лоренца. А. Эйнштейн показал, что преобразования X. Лоренца отражают не реальное сокращение тел и промежутков времени, а изменение результатов измерений в зависимости от движения системы отсчета. Тела сокращаются, а время замедляется для внешнего наблюдателя, тогда как внутри движущейся системы все физические процессы протекают обычным образом.

А. Эйнштейн сформулировал также принцип инвариантности скорости света, который гласит: скорость света в вакууме не зависит от скорости движения источника света или наблюдателя и одинакова во всех инерциальных системах отсчета. Скорость света является предельной скоростью распространения материальных взаимодействий и равна 300 000 км/с.

А. Эйнштейн пришел к выводу, что противоречия в основах классической механики вытекают из неверного, не соответствующего физическому опыту представления о свойствах пространства и времени как абсолютных и неизменных, а также из неверного представления об абсолютной одновременности событий.

Классические представления о пространстве и времени сформулированы в рамках субстанциональной концепции, которая окончательно сформировалась в Новое время. Ее основой стали онтологические представления философов XVII в. и теория И. Ньютона. Пространство в механике И. Ньютона – это пустое вместилище для вещества. Оно однородно, неподвижно и трехмерно. Время есть совокупность равномерных моментов, следующих один за другим в направлении от прошлого к будущему. В субстанциональной концепции пространство и время рассматриваются как объективные самостоятельные сущности, не зависящие друг от друга и от характера протекающих в них материальных процессов.

Субстанциональная концепция пространства и времени адекватно вписывалась в механистическую картину мира, предлагаемую классической философией, и соответствовала уровню развития науки XVII в. (2.3). Но уже в эпоху Нового времени появляются идеи, которые характеризуют пространство и время вразрез с субстанциональными представлениями. Так, Г. Лейбниц считал, что пространство и время – это особые отношения между объектами и процессами и независимо от них не существуют. Пространство – порядок сосуществований тел, а время – порядок последовательностей событий. Г. Лейбниц утверждал, что существует связь вещей (материи) с пространством и временем: «мгновения в отрыве от вещей ничто, и они имеют свое существование в последовательном порядке самих вещей».

Несколько позже Г. Гегель отмечал, что движущаяся материя, пространство и время связаны друг с другом, а с изменением скорости протекания процессов меняются и пространственно-временные характеристики. Г. Гегель, в частности, писал: «Мы не можем обнаружить никакого пространства, которое было бы самостоятельным... оно всегда есть наполненное пространство и нигде не отличается от своего наполнения». Впервые же идеи о пространстве, которые можно характеризовать как реляционные, были высказаны античными философами. Так, Аристотель критиковал Демокрита и отрицал существование пустоты. Пространство, по его мнению, есть система естественных мест, занимаемых материальными объектами.

В законченном виде реляционная концепция пространства и времени сложилась после создания общей и специальной теорий относительности А. Эйнштейна и неевклидовой геометрии Н. Лобачевского.

А. Эйнштейн пришел к выводу об универсальности и всеобщности принципа относительности: не только механические, но и электромагнитные инерциальные системы равноправны по отношению друг к другу, а события, одновременные в одной системе, не будут одновременными в другой, движущейся относительно первой. Следствием этого вывода стало признание относительности измерений размеров тел: длина тела, измеренная разными наблюдателями, движущимися относительно друг друга с разными скоростями, должна быть различна. То же самое относится и ко времени: время протекания процесса будет различным, если измерять его часами, движущимися с разными скоростями. При приближении к скорости света все процессы в системе замедляются, а размеры тел сокращаются, если наблюдать за ними, находясь за пределами самой движущейся системы.

Таким образом, в специальной теории относительности размеры тел и время протекания процессов ставятся в прямую зависимость от системы отсчета, в которой производится их измерение. Оказалось, что физический процесс может быть описан только по отношению к конкретной системе отсчета, выбор которой зависит от наблюдателя. Иначе говоря, для адекватного описания релятивистских явлений фактор наблюдателя становится существенным.

Еще одним важным следствием теории А. Эйнштейна стало признание относительности массы тела, которая была поставлена в зависимость от скорости его движения. Масса тела есть мера содержащейся в нем энергии, а энергия зависит от скорости движения. Известная формула E = mc2 выражает это отношение.

Общая теория относительности (или гравитационная теория), созданная А. Эйнштейном в 1916 г., позволяет рассматривать не только инерциальные системы отсчета, но любые системы координат, которые движутся по криволинейным траекториям и с любым ускорением. Распространение результатов специальной теории на неинерциальные системы отсчета привело к установлению зависимости между метрическими свойствами пространства и времени и гравитационными взаимодействиями. К подобным выводам привели следующие размышления. Существует два способа определения массы тела: через ускорение (инертная масса) и через притяжение в поле тяготения (гравитационная масса). Эквивалентность инертной и гравитационной масс была известна еще в классической физике. Специальная теория относительности установила зависимость инертной массы от скорости движения тела.

Перед физиками встал вопрос: существует ли зависимость между движением и гравитационной массой? Оказалось, что метрика пространства – времени зависит от силы гравитационного поля, которое создается веществом. Массы вещества создают особое поле тяготения, материя влияет на свойства пространства и времени. Например, было установлено, что на Солнце все происходит медленнее, чем на Земле, из-за более высокого гравитационного потенциала на его поверхности. В 1919 г. во время солнечного затмения наблюдалось отклонение луча света вблизи поверхности Солнца, что свидетельствовало об изменении свойств пространства.

Вывод А. Эйнштейна гласил: в зависимости от гравитационных масс время замедляется или, напротив, ускоряется, а пространство искривляется. Кривизна пространства измеряется отклонением от классических правил геометрии Евклида. Так, например, в евклидовой геометрии предполагается, что сумма углов треугольника составляет 180°. Однако сумма углов треугольника, изображенного на поверхности сферы, больше 180°, а на седловидной поверхности – меньше 180°. Поверхность сферы в неевклидовой геометрии называется поверхностью положительной кривизны, а поверхность седла – отрицательной. Величина поля тяготения в каждой точке пространства зависит от его кривизны. Инерциальное движение точки в таком пространстве осуществляется не прямолинейно и равномерно, а по геодезической линии искривленного пространства.

Идею искривленного пространства положительной кривизны предложил Б. Риман, отрицательной – Н.И. Лобачевский. Еще в 1829 г. Н.И. Лобачевский в работе «Начала геометрии» доказал, что возможна непротиворечивая геометрия, отличная от считавшейся единственно возможной евклидовой геометрии. Ученый показал, что свойства пространства зависят от свойств движущейся материи, окончательный же ответ на вопрос о свойствах пространства, по мнению Н.И. Лобачевского, должны дать астрономические наблюдения. Несколько позже, в 1867 г., вышла в свет работа Б. Римана «О гипотезах, лежащих в основании геометрии», в которой он также высказывал идею зависимости свойств пространства от материальных тел. Физическое пространство может быть искривлено, однако искривлено ли оно на самом деле, должен, по мнению Б. Римана, решить эксперимент.

Общая теория относительности А. Эйнштейна объединила в рамках одной концепции понятия инерции, гравитации и метрики пространства – времени. Выводы общей и специальной теории относительности и неевклидовой геометрии полностью дискредитировали понятия абсолютного пространства и абсолютного времени. Оказалось, что признанные классическими субстанциональные представления не являются окончательными и единственно верными.

Реляционная парадигма предполагает рассмотрение пространства и времени как систем отношений между взаимодействующими объектами. Пространство и время неразрывно связаны друг с другом, составляют единый пространственно-временной континуум. Кроме того, их свойства напрямую зависят от характера протекающих в них материальных процессов. Выводы общей теории относительности получили экспериментальное подтверждение после открытия явления красного смещения спектров звезд и отклонения луча света под действием поля тяготения.

Несмотря на достаточно убедительные доказательства общей теории относительности и ее всеобщее признание, в физике продолжаются попытки создания альтернативных теорий тяготения и гравитации. Основание для этого дает сама теория А. Эйнштейна. Например, такие фундаментальные свойства нашего мира, как однонаправленность времени или трехмерность пространства, рассматриваются теорией относительности просто как данность. Их происхождение и материальная основа не объясняются. Кроме того, в основе теории относительности лежит предположение о том, что скорость света в вакууме является максимально возможной скоростью физических процессов. Однако нет никаких доказательств абсолютности запрета на существование сверхсветовых скоростей. В связи с этим в современной физике рассматривается гипотеза тахионов – частиц, которые движутся с большей скоростью, чем скорость света. Гипотеза тахионов допускает, что досветовые и сверхсветовые частицы представляют собой принципиально различные типы частиц, которые нельзя преобразовать друг в друга путем изменения их скорости. Иными словами, тахионы рождаются и умирают, не преодолевая световой барьер, всегда имея скорость больше скорости света. Существование подобных частиц с совершенно непривычными для нас свойствами меняет описание процессов, протекающих в природе. Парадоксальность тахионов не может служить основанием для вывода о невозможности их существования, важно то, что теоретически мыслимые свойства тахионов не противоречат законам, лежащим в основе современной физики. Экспериментальные поиски сверхсветовых эффектов пока не увенчались успехом, поэтому вопрос о существовании тахионов остается открытым.

Новые концепции тяготения и гравитации пока не обладают большим эвристическим потенциалом, эстетической привлекательностью и простотой, т. е. не соответствуют принятым в современной науке критериям отбора и предпочтения теорий (1.2). Тем не менее, не вызывает сомнения, что поиски альтернативных теорий будут продолжаться. Как говорил А. Эйнштейн, «наши представления о физической реальности никогда не могут быть окончательными».

В современной науке физическим пространству и времени приписываются определенные характеристики. Общими и для пространства, и для времени являются свойства объективности и всеобщности. Пространство и время объективны, так как существуют независимо от сознания. Всеобщность означает, что эти формы присущи всем без исключения воплощениям материи на любом уровне ее существования.

У пространства и времени есть ряд специфических характеристик. Так, пространству приписываются протяженность, изотропность, однородность, трехмерность. Протяженность предполагает наличие у каждого материального объекта определенного местоположения. Изотропность означает равномерность всех возможных направлений, т. е. инвариантность физических законов относительно выбора направлений осей координат системы отсчета. Однородность пространства характеризует отсутствие в нем каких-либо выделенных точек, т. е. при переносе в пространстве свойства системы не меняются. Свойства изотропности и однородности пространства являются следствием его симметричности, т. е. независимости от изменения физических условий. Трехмерность описывает тот факт, что положение любого объекта в пространстве может быть определено с помощью трех независимых величин.

Понятие многомерного пространства существует пока только как математическое, а не как физическое. Основания трехмерности наблюдаемого пространства ищутся в структуре некоторых фундаментальных процессов, например в строении электромагнитной волны и фундаментальных частиц. Один из российских исследователей этой проблемы, Л.М. Гиндилис, утверждает, что мы можем изучать й-мерные миры лишь мысленно, но для нас закрыты возможности для их экспериментального изучения. Так, математический анализ показывает, что при n> 4 не могут существовать замкнутые устойчивые орбиты движения тел. Это в свою очередь означает, что планеты должны либо падать на центральное тело в планетной системе, либо уходить в бесконечность, т. е. в многомерных мирах невозможно существование аналогов планетных систем и атомов, а следовательно, невозможна жизнь. Таким образом, единственное значение параметра n, которое совместимо с существованием жизни во Вселенной, равно 3. Именно этот мир мы и наблюдаем (7.3).

Физическому времени приписываются свойства длительности, необратимости, однородности и одномерности. Длительность интерпретируется как продолжительность существования любого материального объекта или процесса. Одномерность означает, что положение объекта во времени описывается единственной величиной. Однородность времени, как и в случае с пространством, свидетельствует об отсутствии каких-либо выделенных фрагментов, т. е. утверждает инвариантность физических законов относительно выбора точки отсчета времени. Необратимость времени, его однонаправленность от прошлого к будущему, скорее всего, связана с необратимостью протекания некоторых фундаментальных процессов и характером законов в квантовой механике. Существует также причинная концепция обоснования необратимости времени, согласно которой если бы время было обратимо, то причинная связь оказалась бы невозможной.

Идею о едином пространственно-временном континууме в конце XIX в. предложил немецкий математик и физик Г. Минковский, поэтому четырехмерный пространственно-временной континуум называют миром Минковского. В этом мире положение тела может быть определено с помощью четырех величин: трех пространственных и одной временной.

3.3. Основные идеи и принципы квантовой физики

В 1900 г. немецкий физик М. Планк своими исследованиями продемонстрировал, что излучение энергии происходит дискретно, определенными порциями – квантами, энергия которых зависит от частоты световой волны. Теория М. Планка не нуждалась в концепции эфира и преодолевала противоречия и трудности электродинамики Дж. Максвелла (2.3). Эксперименты М. Планка привели к признанию двойственного характера света, который обладает одновременно корпускулярными и волновыми свойствами. Понятно, что такой вывод был несовместим с представлениями классической физики. Теория М. Планка положила начало новой квантовой физике, которая описывает процессы, протекающие в микромире.

Опираясь на идеи М. Планка, А. Эйнштейн предложил фотонную теорию света, согласно которой свет есть поток движущихся квантов. Квантовая теория света (или фотонная теория) рассматривает свет как волну с прерывистой структурой. Свет есть поток неделимых световых квантов – фотонов. Гипотеза А. Эйнштейна позволила объяснить явление фотоэффекта – выбивания электронов из вещества под действием электромагнитных волн. Стало ясно, что электрон выбивается фотоном лишь в том случае, если энергия фотона достаточна для преодоления силы взаимодействия электронов с атомным ядром. В 1922 г. за создание квантовой теории света А. Эйнштейн получил Нобелевскую премию.

Объяснение фотоэффекта опиралось, помимо квантовой гипотезы М. Планка, также на новые представления о строении атома. В 1911 г. английский физик Э. Резерфорд предложил планетарную модель атома. Эта модель представляла атом как положительно заряженное ядро, вокруг которого вращаются отрицательно заряженные электроны. Возникающая при движении электронов по орбитам сила уравновешивается притяжением между положительно заряженным ядром и отрицательно заряженными электронами. Общий заряд атома равен нулю, поскольку заряды ядра и электронов равны друг другу. Почти вся масса атома сосредоточена в его ядре, а масса электронов ничтожно мала. С помощью планетарной модели атома было объяснено явление отклонения альфа-частиц при прохождении через атом. Поскольку размеры атома велики по сравнению с размерами электронов и ядра, постольку альфа-частица без препятствий проходит через него. Отклонение наблюдается тогда, когда альфа-частица проходит близко от ядра, в этом случае электрическое отталкивание вызывает ее резкое отклонение от первоначального пути.

В 1913 г. датский физик Н. Бор предложил более совершенную модель атома, дополнив идеи Э. Резерфорда новыми гипотезами. Постулаты Н. Бора звучали следующим образом.

1. Постулат стационарных состояний. Электрон совершает в атоме устойчивые орбитальные движения по стационарным орбитам, не испуская и не поглощая энергии.

2. Правило частот. Электрон способен переходить с одной стационарной орбиты на другую, при этом испуская или поглощая энергию. Поскольку энергии орбит дискретны и постоянны, то при переходе с одной из них на другую всегда испускается или поглощается определенная порция энергии.

Первый постулат позволил ответить на вопрос: почему электроны при движении по круговым орбитам вокруг ядра не падают на него, т. е. почему атом остается устойчивым образованием? Второй постулат объяснил прерывность спектра излучения электрона. Квантовые постулаты Н. Бора означали отказ от классических физических представлений, которые до этого времени считались абсолютно истинными.

Теория Н. Бора, несмотря на быстрое признание, все же не давала ответов на многие вопросы. В частности, ученым не удавалось точно описать многоэлектронные атомы. Выяснилось, что это связано с волновой природой электронов, представлять которые в виде твердых частиц, движущихся по определенным орбитам, ошибочно. В действительности состояния электрона могут меняться. Н. Бор предположил, что микрочастицы не являются ни волной, ни корпускулой. При одном типе измерительных приборов они ведут себя как непрерывное поле, при другом – как дискретные материальные частицы. Выяснилось, что представление о точных орбитах движения электронов также ошибочно. Вследствие своей волновой природы электроны скорее «размазаны» по атому, причем весьма неравномерно. В определенных точках плотность их заряда достигает максимума. Кривая, связывающая точки максимальной плотности заряда электрона, и представляет собой его «орбиту».

В 1920-1930-е гг. В. Гейзенберг и Л. де Бройль заложили основы новой теории – квантовой механики. В 1924 г. в работе «Свет и материя» Л. де Бройль высказал гипотезу об универсальности корпускулярно-волнового дуализма, согласно которому все микрообъекты могут вести себя и как волны, и как частицы. На основе уже установленной дуальной (корпускулярной и волновой) природы света он высказал идею о волновых свойствах любых материальных частиц. Так, например, электрон ведет себя как частица, когда движется в электромагнитном поле, и как волна, когда проходит сквозь кристалл. Эта идея получила название кор-пускулярно-волнового дуализма. Принцип корпускулярно волнового дуализма устанавливает единство дискретности и непрерывности материи.

В 1926 г. Э. Шредингер на основе идей Л. де Бройля построил волновую механику. По его мнению, квантовые процессы – это волновые процессы, поэтому классический образ материальной точки, занимающей определенное место в пространстве, адекватен только макропроцессам и совершенно неверен для микромира. В микромире частица существует одновременно и как волна, и как корпускула. В квантовой механике электрон можно представить как волну, длина которой зависит от ее скорости. Уравнение Э. Шре-дингера описывает движение микрочастиц в силовых полях и учитывает их волновые свойства.

На основе этих представлений в 1927 г. был сформулирован принцип дополнительности, согласно которому волновые и корпускулярные описания процессов в микромире не исключают, а взаимно дополняют друг друга, и только в единстве дают полное описание. При точном измерении одной из дополнительных величин другая претерпевает неконтролируемое изменение. Понятия частицы и волны дополняют друг друга и в то же время противоречат друг другу, они являются дополняющими картинами происходящего. Утверждение корпускулярно-волнового дуализма стало основой квантовой физики.

В 1927 г. немецкий физик В. Гейзенберг пришел к выводу о невозможности одновременного точного измерения координаты частицы и ее импульса, зависящего от скорости, эти величины мы можем определить только с определенной степенью вероятности. В классической физике предполагается, что координаты движущегося объекта можно определить с абсолютной точностью. Квантовая механика существенно ограничивает эту возможность. Свои идеи В. Гейзенберг изложил в работе «Физика атомного ядра».

Вывод В. Гейзенберга получил название принципа соотношения неопределенностей, который лежит в основе физической интерпретации квантовой механики. Суть его в следующем: невозможно одновременно иметь точные значения разных физических характеристик микрочастицы – координаты и импульса. Если мы получаем точное значение одной величины, то другая остается полностью неопределенной, существуют принципиальные ограничения на измерение физических величин, характеризующих поведение микрообьектов. Таким образом, заключил В. Гейзенберг, реальность различается в зависимости от того, наблюдаем мы ее или нет. «Квантовая теория уже не допускает вполне обьективного описания природы», – писал он. Измерительный прибор влияет на результаты измерения, т. е. в научном эксперименте влияние человека оказывается неустранимым. В ситуации эксперимента мы сталкиваемся с субьект-обьектным единством измерительного прибора и изучаемой реальности. Важно отметить, что это обстоятельство не связано с несовершенством измерительных приборов, а является следствием обьективных, корпускулярно-волновых свойств микро-обьектов. Как утверждал физик М. Борн, волны и частицы – это только «проекции» физической реальности на экспериментальную ситуацию.

Два фундаментальных принципа квантовой физики – принцип соотношения неопределенностей и принцип дополнительности – указывают на то, что наука отказывается от описания только динамических закономерностей. Законы квантовой физики – статистические. Как пишет В. Гейзен-берг, «в экспериментах с атомными процессами мы имеем дело с вещами и фактами, которые столь же реальны, сколь реальны любые явления повседневной жизни. Но атомы или элементарные частицы реальны не в такой степени. Они образуют скорее мир тенденций или возможностей, чем мир вещей и фактов». В дальнейшем квантовая теория стала базой для ядерной физики, а в 1928 г. П. Дирак заложил основы релятивистской квантовой механики.

3.4. Современные представления об элементарных частицах. Структура микромира

Структурность и системность наряду с пространством, временем, движением являются атрибутами, т. е. неотьемле-мыми свойствами, материи. Современное миропонимание предполагает упорядоченность и организованность мира, а проблема самоорганизации бытия является одной из самых важных в науке и философии. Бытие представляет собой сложноорганизованную иерархию систем, все элементы которой находятся в закономерной связи друг с другом, кажущаяся неоформленность изменений в каком-то одном отношении оказывается упорядоченностью в другом. Именно это обстоятельство выражается в понятии системности.

Существует несколько десятков определений понятия «система», однако классическим признано определение, данное основоположником теории систем Л. Берталанфи: система – это комплекс взаимодействующих элементов. Ключевым понятием в этом определении является понятие «элемент». Элемент понимается как неразложимый компонент системы при определенном, заданном способе ее рассмотрения. Если меняется угол зрения, то явления или события, которые рассматривались в качестве элемента системы, сами могут становиться системами. Например, элементами системы «газ» выступают молекулы газа. Однако сами молекулы в свою очередь могут рассматриваться в качестве систем, элементами которых являются атомы. Атом – тоже система, однако принципиально другого уровня, чем газ и, т. д. Элементами системы признаются только те предметы, явления или процессы, которые участвуют в формировании ее свойств. Комплекс элементов системы может складываться в подсистемы разного уровня, которые выполняют частные программы и представляют собой промежуточные звенья между элементами и системой.

По характеру связей между элементами все системы делятся на суммативные и целостные. В суммативных системах связь между элементами выражена слабо, они автономны по отношению друг к другу и системе в целом. Качество такого образования равно сумме качеств составляющих его элементов. Примерами суммативной системы являются груда камней, куча песка и т. п. Несмотря на высокую степень автономности элементов, образования, аналогичные груде камней, все же рассматриваются как системы, поскольку могут сохранять устойчивость длительное время и существовать в качестве самостоятельных совокупностей. Кроме того, существует предел количественных изменений таких систем, превышение которого приводит к изменению их качества. У суммативных систем есть собственная программа существования, которая выражается в структурности (о понятии структурности мы скажем ниже).

В целостных системах четко выражена зависимость их возникновения и функционирования от составляющих элементов, и наоборот. Каждый элемент такой системы в своем возникновении, развитии и функционировании зависит от всей целостности, и, в свою очередь, система зависит от каждого из своих элементов. Внутренние связи в целостно-стях стабильнее внешних, а качество системы не сводится к сумме составляющих ее элементов. Примером целостной системы являются живой организм или общество. Под действием определенных факторов суммативные системы могут преобразовываться в целостные, и наоборот.

Помимо типологии систем в зависимости от характера связи между элементами, системы различают по типу их взаимодействия с окружающей средой. В этом случае выделяют открытые и закрытые (замкнутые) системы. В закрытых системах не происходит обмена энергией и веществом с внешним миром. Такие системы стремятся к равновесному состоянию, максимальная степень которого – неупорядоченность и хаос. Открытые системы, напротив, обмениваются энергией и веществом с внешним миром. В таких системах при определенных условиях из хаоса могут самопроизвольно возникать новые упорядоченные структуры, а система в целом повышает уровень своей структурной организации (7.2).

Структурность выражается в упорядоченности существования материи и ее конкретных форм и предполагает внутреннюю расчлененность материи. Структура определяется как совокупность устойчивых, закономерных связей и отношений между элементами системы, обеспечивающих сохранение ее основных свойств. Современные представления о структурированности Вселенной касаются мега-, макро– и микромира: и Метагалактика, и известный нам макромир, и микрочастица структурированы. Переход от одной области действительности к другой связан с изменением числа факторов, обеспечивающих упорядоченность, и трансформацией самих структур. Единство организованности (упорядоченности) – системности – и внутренней расчлененности – структурности – определяет существование мира как системы систем: систем обьектов, систем свойств или отношений и т. п.

Элементами структуры микромира выступают микрочастицы. На данный момент известно более 350 элементарных частиц, различающихся массой, зарядом, спином, временем жизни и еще рядом физических характеристик.

Масса элементарной частицыг – это масса ее покоя, которая определяется по отношению к массе покоя электрона. Частицы с нулевой массой покоя движутся со скоростью света (фотон). По массе элементарные частицы делятся на тяжелые (барионы), промежуточные (мезоны) и легкие (лептоны).

Заряд элементарной частицыг всегда кратен заряду электрона (-1), который рассматривается в качестве единицы. Существуют, однако, элементарные частицы, которые не имеют заряда, например фотон.

Спин элементарной частицыг – это собственный момент импульса частицы. В зависимости от спина частицы делятся на две группы: с целым спином (0, 1, 2) – бозоны, с полуцелым спином (1/2 и др.) – фермионы.

Время жизни элементарной частицыг определяет ее стабильность или нестабильность. По времени жизни частицы делятся на стабильные, квазистабильные и нестабильные. Большинство элементарных частиц нестабильно. Нестабильные частицы живут несколько микросекунд, стабильные не распадаются длительное время. Нестабильные частицы распадаются в результате сильного и слабого взаимодействия. Стабильными частицами считаются фотон, нейтрино, нейтрон, протон и электрон. При этом нейтрон стабилен только в ядре, в свободном состоянии он также распадается. Сейчас высказываются предположения о возможной нестабильности протона (3.5). Квазистабильные частицы распадаются в результате электромагнитного и слабого взаимодействия, иначе их называют резонансныгми. Резонансные частицы были открыты в начале 60-х гг. XX в. Время жизни резонансов – порядка 10–22 с.

Все многообразие элементарных частиц можно разделить на три группы: частицы, участвующие в сильном взаимодействии, – адроныг, частицы, не участвующие в сильном взаимодействии, – лептоныг, и частицыг – переносчики взаимодействий.

К адронам относятся нейтроны, протоны, барионы, мезоны . Адроны участвуют в электромагнитном, сильном и слабом взаимодействии.

К лептонам относятся электроны, нейтрино, мюоны, may-лептоныг, а также электронныге нейтрино, моюнныге нейтрино, may-нейтрино. Заряженные лептоны участвуют в электромагнитном и слабом взаимодействии, нейтральные – только в слабом.

Частицы – переносчики взаимодействий непосредственно обеспечивают взаимодействия. К ним относятся фотоны – переносчики электромагнитного взаимодействия, глю-оны – переносчики сильного взаимодействия, бозоны – переносчики слабого взаимодействия. Высказывается предположение о существовании гравитонов – частиц, обеспечивающих гравитационное взаимодействие.

Все перечисленные частицы различаются по заряду, массе, спину, времени жизни и другим физическим характеристикам. Однако внутри одного типа элементарные частицы совершенно идентичны, лишены индивидуальности: все электроны тождественны друг другу, все фотоны тождественны друг другу и т. п.

В 1936 г. П. Дирак предположил, что каждой частице соответствует античастица, отличающаяся от нее только знаком заряда. В 1936 г. б^1л открыт позитрон – античастица электрона, в 1955 г. – антипротон, в 1956 г. – антинейтрон. Сейчас уже не вызывает сомнения, что каждая частица имеет своего «двойника» – античастицу, совершенно идентичную по всем физическим характеристикам, кроме заряда. В 70-80-е гг. XX в. в физике появилось множество теорий антивещества и антиматерии. Наиболее сложной формой антивещества, полученной в лабораторных условиях, являются антиядра трития, гелия. Эксперименты по получению антивещества были выполнены на серпуховском ускорителе в 1970–1974 гг. В 1998 г. получены первые атомы антиводорода.

К середине 1960-х гг. число известных адронов превысило сотню. В связи с этим возникла гипотеза, согласно которой наблюдаемые частицы не отражают предельный уровень материи. В 1964 г. была создана теория строения адронов, или теория кварков. Ее авторы – физики М. Гелл-Манн и Д. Цвейг. Слово «кварк» позаимствовано М. Гелл-Маном из романа Дж. Джойса «Поминки по Финнегану», герою которого слышались слова о трех кварках. Слово «кварк» не имеет прямого смыслового значения. Кварки – это гипотетические материальные обьекты, их экспериментальное наблюдение пока невозможно, однако теоретические положения кварковой гипотезы оказались плодотворными, а теория в целом эвристичной. Кварковая теория позволила систематизировать известные частицы и предсказать существование новых.

Основные положения теории кварков заключаются в следующем. Адроны состоят из более мелких частиц – кварков. Кварки представляют собой истинно элементарные частицы и поэтому бесструктурны. Главная особенность кварков – дробный заряд. Кварки различаются спином, ароматом и цветом. Аромат кварка не имеет никакого отношения к аромату, понимаемому буквально (аромат цветов, духов и т. п.), это его особая физическая характеристика. Для того чтобы учесть все известные адроны, необходимо было предположить существование шести видов кварков, различающихся ароматом: u (up – верхний), d (down – нижний), s (strange – странный), c (charm – очарование), b (beauty – прелесть) и t (top – верхний). Существует устойчивое мнение, что кварков не должно быть больше.

Считается, что каждый кварк имеет один из трех возможных цветов, которые выбраны произвольно: красный, зеленый, синий. Понятно, что цвет кварка не имеет никакого отношения к обычному оптическому цвету в макромире, цвет кварка, как и аромат, – условное название для определенной физической характеристики. Гипотеза о существовании цвета у кварков впервые была высказана в 1965 г. независимо Н. Боголюбовым, Б. Струминским, А. Тавхелидзе и М. Ханом, Й. Намбу. Впоследствии она получила значительное число экспериментальных подтверждений.

Каждому кварку соответствует антикварк с противоположным цветом (антикрасный, антизеленый и антисиний). Кварки соединяются тройками, образуя барионы (нейтрон, протон), или парами, образуя мезоны. Антикварки, соединясь тройками, соответственно, образуют антибарионы. Мезон состоит из кварка и антикварка. Суммарный цвет объединившихся кварков или антикварков, независимо от того, объединены три кварка (барионы), три антикварка (антибарионы) или кварк и антикварк (мезоны), должен быть белым или бесцветным. Белый цвет дает сумма красного, зеленого, синего или красного – антикрасного, синего – антисинего и т. п. Таким образом, можно говорить о цветовой симметрии в микромире.

Кварки объединяются между собой благодаря сильному взаимодействию. Переносчиками сильного взаимодействия выступают глюоны, которые как бы «склеивают» кварки между собой. Глюоны также имеют цвета, но в отличие от кварков их цвета смешанные, например красный – антисиний и т. п., т. е. глюон состоит из цвета и антицвета. Испускание или поглощение глюона меняет цвет кварка, но сохраняет аромат. Известно восемь типов глюонов. Предполагается, что кварки участвуют также в электромагнитных и слабых взаимодействиях. В электромагнитном взаимодействии кварки не меняют свой цвет и аромат. В слабых взаимодействиях – меняют аромат, но сохраняют цвет.

Теория кварков позволяет предложить стройную и гармоничную модель строения атома. Согласно этой модели атом состоит из тяжелого ядра (протоны и нейтроны, связанные глюонными полями) и электронной оболочки. Протон состоит из двух t-кварков и одного d-кварка. Нейтрон состоит из одного t-кварка и двух d-кварков. Сейчас теория кварков продолжает развиваться и уточняться, поэтому ее нельзя считать окончательно сформированной.

3.5. Фундаментальные физические взаимодействия

Способность к взаимодействию – важнейшее и неотьем-лемое свойство материи. Именно взаимодействия обеспечивают обьединение различных материальных обьектов мега-, макро– и микромира в системы. Все известные современной науке силы сводятся к четырем типам взаимодействий, которые называются фундаментальными: гравитационное, электромагнитное, слабое и сильное.

Гравитационное взаимодействие впервые стало обьек-том изучения физики в XVII в. Теория гравитации И. Ньютона, основу которой составляет закон всемирного тяготения, стала одной из составляющих классической механики. Закон всемирного тяготения гласит: между двумя телами существует сила притяжения, прямо пропорциональная произведению их масс и обратно пропорциональная квадрату расстояния между ними (2.3). Любая материальная частица является источником гравитационного воздействия и испытывает его на себе. По мере увеличения массы гравитационные взаимодействия возрастают, т. е. чем больше масса взаимодействующих веществ, тем сильнее действуют гравитационные силы. Силы гравитации – это силы притяжения. В последнее время физики высказывают предположение о существовании гравитационного отталкивания, которое действовало в самые первые мгновения существования Вселенной (4.2), однако эта идея пока не подтверждена. Гравитационное взаимодействие – наиболее слабое из ныне известных. Гравитационная сила действует на очень больших расстояниях, ее интенсивность с увеличением расстояния убывает, но не исчезает полностью. Считается, что переносчиком гравитационного взаимодействия является гипотетическая частица гравитон. В микромире гравитационное взаимодействие не играет существенной роли, однако в макро– и особенно мегапроцессах ему принадлежит ведущая роль.

Электромагнитное взаимодействие стало предметом изучения в физике XIX в. Первой единой теорией электромагнитного поля выступила концепция Дж. Максвелла (2.3). В отличие от гравитационной силы электромагнитные взаимодействия существуют только между заряженными частицами: электрическое поле – между двумя покоящимися заряженными частицами, магнитное – между двумя движущимися заряженными частицами. Электромагнитные силы могут быть как силами притяжения, так и силами отталкивания. Одноименно заряженные частицы отталкиваются, разноименно – притягиваются. Переносчиками этого типа взаимодействия являются фотоны. Электромагнитное взаимодействие проявляется в микро-, макро– и мегамире.

В середине XX в. была создана квантовая электродинамика– теория электромагнитного взаимодействия, которая удовлетворяла основным принципам квантовой теории и теории относительности. В 1965 г. ее авторы С. То-манага, Р. Фейнман и Дж. Швингер были удостоены Нобелевской премии. Квантовая электродинамика описывает взаимодействие заряженных частиц – электронов и позитронов.

Слабое взаимодействие было открыто только в XX в., в 1960-е гг. построена общая теория слабого взаимодействия. Слабое взаимодействие связано с распадом частиц, поэтому его открытие последовало только вслед за открытием радиоактивности. При наблюдении радиоактивного распада частиц обнаружились явления, которые, казалось бы, противоречили закону сохранения энергии. Дело в том, что в процессе распада часть энергии «исчезала». Физик В. Паули предположил, что в процессе радиоактивного распада вещества вместе с электроном выделяется частица, обладающая высокой проникающей способностью. Позже эта частица была названа «нейтрино». Оказалось, что в результате слабых взаимодействий нейтроны, входящие в состав атомного ядра, распадаются на три типа частиц: положительно заряженные протоны, отрицательно заряженные электроны и нейтральные нейтрино. Слабое взаимодействие значительно меньше электромагнитного, но больше гравитационного, и в отличие от них распространяется на небольших расстояниях – не более 10-22см. Именно поэтому долгое время слабое взаимодействие экспериментально не наблюдалось. Переносчиками слабого взаимодействия являются бозоны.

В 1970-е гг. была создана общая теория электромагнитного и слабого взаимодействия, получившая название теории электрослабого взаимодействия. Ее создатели С. Вайнберг, А. Салам и С. Глэшоу в 1979 г. получили Нобелевскую премию. Теория электрослабого взаимодействия рассматривает два типа фундаментальных взаимодействий как проявления единого, более глубокого. Так, на расстояниях более 10-17см преобладает электромагнитный аспект явлений, на меньших расстояниях в одинаковой степени важны и электромагнитный, и слабый аспекты. Создание рассматриваемой теории означало, что обьединенные в классической физике XIX в., в рамках теории Фарадея-Максвелла, электричество, магнетизм и свет в последней трети XX в. дополнились феноменом слабого взаимодействия.

Сильное взаимодействие также было открыто только в XX в. Оно удерживает протоны в ядре атома, не позволяя им разлететься под действием электромагнитных сил отталкивания. Сильное взаимодействие осуществляется на расстояниях не более чем 10-13см и отвечает за устойчивость ядер. Ядра элементов, находящихся в конце таблицы Менделеева, неустойчивы, поскольку их радиус велик и, соответственно, сильное взаимодействие теряет свою интенсивность. Такие ядра подвержены распаду, который и называется радиоактивным. Сильное взаимодействие ответственно за образование атомных ядер, в нем участвуют только тяжелые частицы: протоны и нейтроны. Ядерные взаимодействия не зависят от заряда частиц, переносчиками этого типа взаимодействий являются глюоны. Глюоны обьединены в глюонное поле (по аналогии с электромагнитным), благодаря которому и осуществляется сильное взаимодействие. По своей мощи сильное взаимодействие превосходит другие известные и является источником огромной энергии. Примером сильного взаимодействия выступают термоядерные реакции на Солнце и других звездах. Принцип сильного взаимодействия использован при создании водородного оружия.

Теорию сильного взаимодействия называют квантовой хромодинамикой. Согласно этой теории сильное взаимодействие есть результат обмена глюонами, в результате чего обеспечивается связь кварков в адронах. Квантовая хромо-динамика продолжает развиваться, и хотя ее нельзя пока считать законченной концепцией сильного взаимодействия, тем не менее эта физическая теория имеет прочную экспериментальную базу.

В современной физике продолжаются поиски единой теории, которая позволила бы объяснить все четыре типа фундаментальных взаимодействий. Создание подобной теории означало бы также построение единой концепции элементарных частиц. Этот проект получил название «Великое объединение». Основанием для убежденности, что такая теория возможна, является то обстоятельство, что на малых расстояниях (менее 10-29см) и при большой энергии (более 1014ГэВ) электромагнитные, сильные и слабые взаимодействия описываются одинаковым образом, что означает общность их природы. Однако этот вывод имеет пока только теоретический характер, проверить его экспериментально до сих пор не удалось.

Различные конкурирующие между собой теории Великого объединения по-разному интерпретируют космологию (4.2). Например, предполагается, что в момент рождения нашей Вселенной существовали условия, в которых все четыре фундаментальных взаимодействия проявлялись одинаковым образом. Создание теории, объясняющей на единых основаниях все четыре типа взаимодействий, потребует синтеза теории кварков, квантовой хромодинамики, современной космологии и релятивистской астрономии.

Однако поиск единой теории четырех типов фундаментальных взаимодействий не означает, что невозможно появление иных трактовок материи: открытие новых взаимодействий, поиск новых элементарных частиц и т. п. Некоторые физики высказывают сомнение в возможности единой теории. Так, создатели синергетики И. Пригожин и И. Стен-герс в книге «Время, хаос, квант» пишут: «надежду на построение такой „теории всего“, из которой можно было бы вывести полное описание физической реальности, придется оставить», и обосновывают свой тезис закономерностями, сформулированными в рамках синергетики (7.2).

Важную роль в понимании механизмов взаимодействия элементарных частиц, их образования и распада сыграли законы сохранения. Помимо законов сохранения, действующих в макромире (закона сохранения энергии, закона сохранения импульса и закона сохранения момента импульса), в физике микромира были обнаружены новые: закон сохранения барионного, лептонного зарядов, странности и др.

Каждый закон сохранения связан с какой-либо симметрией в окружающем мире. В физике под симметрией понимается инвариантность, неизменность системы относительно ее преобразований, т. е. относительно изменений ряда физических условий. Немецким математиком Эммой Нетер была установлена связь между свойствами пространства и времени и законами сохранения классической физики. фундаментальная теорема математической физики, называемая теоремой Нетер, гласит, что из однородности пространства следует закон сохранения импульса, из однородности времени – закон сохранения энергии, а из изотропности пространства – закон сохранения момента импульса. Эти законы носят фундаментальный характер и справедливы для всех уровней существования материи.

Закон сохранения и превращения энергии утверждает, что энергия не исчезает и не появляется вновь, а лишь переходит из одной формы в другую. Закон сохранения импульса постулирует неизменность импульса замкнутой системы с течением времени. Закон сохранения момента импульса утверждает, что момент импульса замкнутой системы остается неизменным с течением времени. Законы сохранения являются следствием симметрии, т. е. инвариантности, неизменности структуры материальных обьектов относительно преобразований, или изменения физических условий их существования.

Итак, законы сохранения энергии и импульса связаны с однородностью времени и пространства, закон сохранения момента импульса – с симметрией пространства относительно вращений. Законы сохранения зарядов связаны с симметрией относительно специальных преобразований волновых функций, описывающих частицы.

Тема 4. СОВРЕМЕННЫЕ ВЗГЛЯДЫ НА ПРОИСХОЖДЕНИЕ И УСТРОЙСТВО ВСЕЛЕННОЙ

4.1. Общие принципы современной астрономии

Астрономия – одна из древнейших наук, переживающая в XX в. новое рождение. Слово «астрономия» происходит от греческих astron – звезда и nomos – закон. Современная астрономическая наука изучает процессы, протекающие в макро– и мегамире. Небесная механика, астродинамика, астрометрия изучают закономерности макроуровня; внегалактическая астрономия и космология – процессы мегау-ровня. Различие между макро– и мегамиром проводится следующим образом: объект относится к мегауровню, если его размеры превышают 109пк. При изучении процессов в мегамире современная астрономия апеллирует к тем данным, которые получены в «обычной» астрономии макромира и физике микромира.

XX в. можно назвать веком астрономической и космологической научной революции: новые открытия не просто подтолкнули развитие самой науки, но радикально изменили взгляд человека на происхождение и устройство Вселенной, свое место в мире и т. п. Выводы, которые формулируются в астрономии и космологии, имеют фундаментальный мировоззренческий характер и существенно влияют на те цели, которые ставит перед собой человечество.

Новые открытия происходили в астрономии на протяжении всего XX в.: в 1929 г. было обнаружено явление разбегания галактик; в 40-е гг. – существование больших скоплений звезд, которые распадаются после своего возникновения; в 50-е гг. открыты явления распада групп галактик; в 1963 г. – квазары и нейтронные звезды. Во второй половине XX в. началось практическое освоение космоса, которое стало дополнительным толчком для развития прикладных исследований в астрономии.

Следствием научной революции стало изменение способов познания и той картины мира, которая создается на основе этих исследований. Во-первых, благодаря новым техническим достижениям существенно расширилась область наблюдаемой Вселенной, т. е. изменился эмпирический фундамент астрономии. Во-вторых, в качестве теоретической базы стала рассматриваться уже не классическая физика, а квантовая механика и квантовая хромодинамика (3.3, 3.4, 3.5). В-третьих, современная астрономия отказалась от классических представлений о пространстве и времени и приняла в качестве своего теоретического основания релятивистскую концепцию пространственно-временного континуума

(3.2). В-четвертых, открытие нестационарности Вселенной, имевшее наиболее серьезные мировоззренческие последствия, привело к фундаментальному пересмотру представлений человека о мегамире и протекающих в нем процессах (4.2). В-пятых, современная астрономическая наука учла фактор активности субьекта познания, что выразилось в так называемом антропном космологическом принципе

(7.3). В-шестых, развитие эмпирических и теоретических исследований привело к отказу от идеи единственности нашей Вселенной и обсуждению гипотезы «множественности вселенных» (3.3, 7.3).

В отличие от классического экспериментального естествознания, в котором теоретические гипотезы выдвигались, как правило, для обьяснения уже открытых эмпирических фактов, современная астрономия развивается скорее обратным образом. Все новейшие представления о происхождении и развитии Вселенной (или вселенных) являются результатами математического моделирования и экстраполяции известного знания на новые области. Таким образом, сначала выдвигается теоретическая гипотеза и создается математическая модель, затем из нее делаются определенные выводы, и только потом они проверяются экспериментальным путем. Безусловно, выводы астрономии должны получать опытное подтверждение или опровержение, т. е. подвергаться процедурам верификации или фальсификации (1.2). Этим утверждается научный статус астрономии. Однако поскольку прямые подтверждения или опровержения сложны, существенно возрастает роль косвенных экспериментальных свидетельств. Но порой даже косвенная экспериментальная проверка отодвигается на десятилетия. Некоторые исследователи философских проблем астрономии вообще считают, что в ряде случаев экспериментальное подтверждение или опровержение теоретических космологических моделей в принципе невозможно. В связи с этим ведутся дискуссии о возникновении нового типа рациональности, который напрямую связан с характером современной астрономической науки (1.2).

4.2. Основные космологические гипотезы. Происхождение Вселенной

Происхождение, эволюция и устройство Вселенной как целого изучаются космологией. Слово «космология» происходит от греч. kosmos – вселенная и logos – закон. Уже древние мудрецы задались вопросом о происхождении и устройстве Вселенной, поэтому космология – учение о строении мира – и космогония – учение о происхождении мира – были неотъемлемым компонентом философских систем древности.

Современная космология – это раздел астрономии, в котором аккумулированы частнонаучные данные физики и математики и универсальные философские принципы, космология представляет собой синтез научных и философских знаний. Именно этим определяется ее специфика. Выводы космологии почти полностью обусловлены теми философскими принципами, на которые опирается исследователь. Дело в том, что размышления о происхождении и устройстве Вселенной эмпирически труднопроверяемы и существуют в виде теоретических гипотез или математических моделей (4.1). Космолог движется от теории к практике, от модели к эксперименту, в этом случае роль исходных философских и общенаучных оснований существенно возрастает. Именно поэтому космологические модели радикально различаются между собой – в их основе лежат разные, порой конфликтующие мировоззренческие принципы. Понятно, что религиозная космология будет серьезно отличаться от космологии, построенной на материалистических мировоззренческих основаниях. В свою очередь любые космологические выводы также влияют на общефилософские представления об устройстве Вселенной, т. е. изменяют фундаментальные представления человека о мире и самом себе. Таким образом, можно сказать, что современная космология – это не только «физика», но и «философия», а иногда и «религия».

Классические космологические представления, сутью которых было утверждение абсолютности и бесконечности пространства и времени, а также неизменности и вечности Вселенной, сталкивались с двумя неразрешимыми парадоксами – гравитационным и фотометрическим. Гравитационный парадокс заключался в противоречии между исходными постулатами о бесконечности Вселенной и ее вечности. Так, если предположить бесконечность мира, то необходимо также признать и бесконечность действующих в нем сил тяготения. Бесконечность сил тяготения между небесными телами должна была бы привести к коллапсу, т. е. Вселенная не могла бы существовать вечно, а это противоречит постулату о ее вечности. Фотометрический парадокс также вытекает из постулата бесконечности Вселенной. Если Вселенная бесконечна, то в ней должно существовать бесконечное число небесных тел, а значит, светимость неба также должна быть бесконечной, однако этого не происходит.

Парадоксы классической науки разрешаются в современной релятивистской космологии.

Началом революции в астрономии считается создание в 1917 г. А. Эйнштейном стационарной релятивистской космологической модели. В ее основу положена релятивистская теория тяготения, обоснованием которой служит общая теория относительности (3.2). А. Эйнштейн отказался от постулатов абсолютности и бесконечности пространства и времени, однако сохранил принцип стационарности, неизменности Вселенной во времени и ее конечности в пространстве. Свойства Вселенной, по мнению А. Эйнштейна, зависят от распределения в ней гравитационных масс, Вселенная безгранична, но при этом замкнута в пространстве. Сигнал, пущенный наблюдателем во Вселенной, вернется к нему с противоположной стороны. Согласно стационарной релятивистской модели пространство однородно и изотропно (3.2), материя распределена в нем равномерно, время бесконечно, а его течение не влияет на свойства Вселенной. Таким образом, несмотря на новизну и даже революционность идей, А. Эйнштейн в своей космологической теории ориентировался на привычную классическую мировоззренческую установку статичности мира: А. Эйнштейна более привлекал гармоничный и устойчивый мир, нежели мир противоречивый и неустойчивый. В конце жизни великий ученый с сожалением говорил о том, что теория статичной Вселенной не имеет эмпирического подтверждения.

В 1922 г. российский математик и физик А. Фридман выступил с критикой теории А. Эйнштейна. Его идеи стали началом нестационарной релятивисткой космологии. Космологическая концепция А. Фридмана основывается на нескольких принципах.

1. Космологический принцип однородности и изотропности пространства. Изотропность означает, что во Вселенной не существует выделенных точек и направлений. Однородность характеризует распределение вещества во Вселенной. Космологический постулат имеет сильный и слабый варианты. Слабый вариант предполагает независимость процессов, протекающих во Вселенной, от направления (изотропность) и места (однородность). Сильный вариант космологического принципа предполагает независимость (инвариантность преобразований) процессов не только от направления и места, но и от времени. Это значит, что Вселенная выглядит одинаково из любого места, в любом направлении и в любой момент времени. Этот принцип получил название совершенного космологического принципа.

2. Релятивистский принцип взаимосвязи пространства и времени и их зависимости от материи. Пространственно-временная метрика Вселенной задается гравитационными полями, признаются также искривленность пространства и замедление времени во всех частях Метагалактики. Пространственно-временная метрика описывается уравнениями общей теории относительности.

3. Принцип конечной скорости протекания любыгх физических процессов.

4. Принцип нестационарности Вселенной, поначалу основанный только на математических расчетах, согласно которым искривленное пространство не может быть стационарным, его кривизна должна меняться во времени.

Все эти принципы дают основание переносить данные, полученные в одной части Вселенной, на все остальные ее части.

А. фридман предложил три модели Вселенной. В первой рассматривается случай средней плотности вещества и неискривленности пространства. В такой ситуации Вселенная должна бесконечно расширяться из некоторой исходной точки. Во второй модели предполагалась плотность вещества меньше критической. В этом случае пространство обладает отрицательной кривизной, а Вселенная также должна неограниченно расширяться из начальной точки. В третьей модели рассматривался случай плотности вещества выше критической. В этой ситуации пространство должно иметь положительную кривизну, а Вселенная периодически расширяться и сжиматься.

Концепция А. фридмана некоторое время не имела эмпирического подтверждения. Однако в 1929 г. физик Э. Хаббл обнаружил эффект «красного смещения» в спектрах удаленных галактик. «Красное смещение» означает понижение частот электромагнитного излучения при удалении источника света от наблюдателя. Т. е. если источник света удаляется от нас, то воспринимаемая частота излучений уменьшается, а длины волн увеличиваются, линии видимого спектра смещаются в сторону более длинных красных волн. Оказалось, что «красное смещение» пропорционально расстоянию до источника света. Исследования Э. Хаб-бла подтвердили, что удаленные от нас галактики разбегаются, т. е. Вселенная находится в состоянии расширения, а значит, нестационарна. Другим важным экспериментальным свидетельством в пользу гипотезы расширяющейся Вселенной стало открытие реликтового излучения – слабого радиоизлучения, свойства которого являются в точности такими, какими они должны были быть на этапе горячей, взрывной Вселенной.

В 1927 г. бельгийский ученый Ж. Леметр предложил понятие сингулярности как исходное состояние Вселенной. Ж. Леметр предположил, что первоначальный радиус Вселенной равнялся 10-12см, а ее плотность– 1096г/см3, т. е. в начальном состоянии Вселенная должна представлять собой микрообьект, по размерам близкий к электрону. В 1965 г. С. Хокинг математически обосновал необходимость состояния сингулярности в любой модели расширяющейся Вселенной.

Представление о развитии Вселенной привело к постановке проблемы начала эволюции (рождения) Вселенной и ее конца (смерти). Вселенная развивается из исходного сингулярного состояния, радиус которого бесконечно мал, а плотность материи бесконечно велика, проходит различные этапы своего развития, а затем умирает. Состояние сингулярности можно трактовать как обрыв времени в прошлом. По-видимому, такой обрыв времени следует предположить и в будущем. В моделях пульсирующей Вселенной та точка, в которой расширение сменится сжатием, рассматривается как обрыв времени в будущем. Момент «начала» времени называется Большим Взрывом. Момент «конца» времени был назван Ф. Типлером Великим Стоком.

Если есть рождение и смерть, то можно говорить о возрасте Вселенной. Ученые рассчитали, что если бы скорость расширения была постоянной на протяжении всего существования Вселенной, то можно было бы говорить о возрасте в 18 млрд лет. Однако современная космология утверждает, что расширение Вселенной постепенно замедляется. Поэтому время, прошедшее с момента Большого Взрыва, может составить 12 млрд лет. Если же предположить существование космических сил отталкивания – такое допущение делается в инфляционных моделях, – то возраст Вселенной будет значительно больше. Современные космологи оценивают возраст Вселенной в 12–20 млрд лет.

С представлением о возрасте Вселенной связано понятие космологического горизонта, отделяющего доступную для наблюдений область пространства от недоступной. За время, прошедшее с момента возникновения Вселенной, свет мог пройти конечное расстояние, которое оценивается величиной в 6000 Мпк. Мы можем наблюдать только ту часть мира, которая находится в пределах этого радиуса, поскольку от более удаленных областей пространства свет еще не успел до нас дойти. Кроме того, удаленные области пространства мы видим такими, какими они были миллиарды лет назад. Космологический горизонт растет пропорционально времени, с каждым днем область доступной для наблюдения Вселенной увеличивается.

В 40-е гг. XX в. наступил новый этап развития космологии: для объяснения происхождения Вселенной американским физиком Дж. Гамов^хм б^1ла предложена гипотеза Большого Взрыва. Согласно этой гипотезе, Вселенная возникла в результате взрыва из первоначального состояния сингулярности. Дальнейшая эволюция происходила поэтапно и сопровождалась, с одной стороны, дифференциацией, а с другой – усложнением структур. Этапы эволюции Вселенной называются эрами.

Адронная эра: длительность 10-7с, температура Вселенной составляет 1032К. Главными действующими лицами являются элементарные частицы, между которыми осуществляется сильное взаимодействие. Вселенная представляет собой разогретую плазму.

Лептонная эра: длительность 10 с, температура Вселенной 1015К. Главные действующие лица – лептоны (электроны, позитроны и др.).

Эра излучения:: длительность 1 млн лет, температура Вселенной 10 000 К. В это время во Вселенной преобладало излучение, а вещество было ионизированным.

Эра вещества:: длится и сейчас. Вселенная остывает, становится нейтральной и темной, образуется вещество. В начале этой эры возникают первые протозвезды и протогалак-тики. Излучение перестает взаимодействовать с веществом и начинает свободно перемещаться по Вселенной. Именно эти фотоны и нейтрино, остывшие до 3 К, наблюдаются сейчас в виде реликтового излучения.

Гипотезу Большого Взрыва называют также моделью горячей Вселенной, или стандартной моделью. Эта гипотеза стала общепринятой после открытия в 1965 г. реликтового излучения. Несмотря на стандартность и общепринятость, концепция Большого Взрыва не дает ответа на некоторые вопросы. Например, каковы причины образования галактик из ионизированного газа? Почему наблюдается асимметрия вещества и антивещества? Самой большой проблемой остается состояние сингулярности, введение которого требуется уравнениями общей теории относительности А. Эйнштейна.

Для моделирования первых мгновений существования Вселенной, прояснения причин Большого Взрыва и обьяс-нения сингулярности физиком А. Гутом была предложена инфляционная гипотеза, или модель инфляционной Вселенной. На данном этапе развития науки инфляционная концепция не может получить прямого эмпирического подтверждения, однако она предсказывает новые факты, которые в принципе могут быть проверены. Инфляционная теория описывает эволюцию Вселенной начиная с 10-45с после начала расширения. Модель раздувающейся (инфляционной) Вселенной не противоречит гипотезе Большого Взрыва, включая ее в качестве своего частного случая. Различие между концепцией Большого Взрыва и концепцией инфляционной Вселенной касается только первых мгновений существования мира– до 10-30с, принципиальных мировоззренческих расхождений между этими гипотезами нет.

Согласно инфляционной модели первоначальное состояние Вселенной – состояние квантовой супергравитации. Радиус Вселенной в этот момент составляет 10-50см. Это значительно меньше радиуса атомного ядра, который оценивается величиной 10-13см. Первоначальное состояние Вселенной – вакуум, особая форма материи, характеризующаяся высокой активностью. Вакуум как бы «кипит», в нем постоянно рождаются и уничтожаются виртуальные частицы. Возникновение частиц из вакуума описывается понятием флуктуации. Вакуум может находиться в состояниях, характеризующихся разными давлениями и энергиями. Если вакуум возбужден (так называемый ложный вакуум), то в процессе порождения и уничтожения виртуальных частиц возникает огромная сила космического отталкивания, которая и приводит к раздуванию «пузырей» – зародышей вселенных. Исходное состояние ложного вакуума можно сравнить с кипением воды в котле. Каждый из «пузырей» – домен, отдельная Вселенная, характеризующаяся собственными значениями фундаментальных физических констант. Считается, что наша Вселенная – один из «пузырей», возникших из вакуумной пены.

Раздувание, или быстрое расширение, было названо инфляцией. На фазе инфляции примерно в промежутке с 10-43с до 10-34с формируются пространственно-временные характеристики Вселенной. Таким образом, в рамках инфляционной модели предполагается существование мира без пространства и времени, поскольку в первой стадии раздувания Вселенной такие характеристики отсутствуют.

Во время фазы инфляции Вселенная «раздулась» до размера 101000000см, что намного превосходит размер наблюдаемой сейчас Метагалактики (1028см). Примерно через 10-34с после начала расширения неустойчивый вакуум распадается, а силы космического отталкивания иссякают. Как показали эксперименты, при падении температуры ниже 1027К наблюдаются процессы распада. Однако в силу того что распад частиц и античастиц идет по-разному, во Вселенной образуется незначительное преобладание вещества над антивеществом: на миллиард античастиц образуется миллиард плюс одна частица. Удовлетворительных объяснений этой асимметрии пока не найдено. Именно это избыточное вещество и стало «материалом» для Вселенной. Нарушение симметрии между веществом – антивеществом привело к нарушению равновесности системы, и она перешла в новое состояние, изменив свою структуру.

В это время во Вселенной начинает действовать известная нам сила гравитационного притяжения. Но поскольку начальный импульс расширения был очень сильным, Вселенная продолжает расширяться, однако значительно медленнее. Расширение сопровождается понижением температуры. На этом этапе Вселенная пуста, в ней нет ни излучения, ни вещества. Однако энергия, которая выделилась при распаде ложного вакуума, идет на мгновенный нагрев Вселенной до температуры примерно 1027К. Происходит своеобразная вспышка света. Энергия, мгновенно разогревшая Вселенную, сейчас понимается как суперсила, которая объединяла все известные четыре типа фундаментальных взаимодействий: гравитационное, сильное, слабое и электромагнитное (3.5).

На этом заканчивается стадия инфляции и начинается эволюция горячей Вселенной, описываемая моделью Большого Взрыва. Первый этап эволюции Вселенной был назван эрой Великого объединения.

Через 10-12с после Большого Взрыва температура Вселенной составляла около 1015К. В это время начинается образование известных нам частиц и античастиц. Однако в силу того что температура очень высока, свойства этих частиц сильно отличались от тех, которые наблюдаются сейчас. При падении температуры ниже 1015К возникают современные частицы, которые теперь становятся вполне различимыми.

При температуре 1013К кварки начинают объединяться в группы и образуются адроны – протоны и нейтроны. На этом этапе единая суперсила распадается на гравитационное, сильное и электрослабое взаимодействия. В конце первой секунды после Большого Взрыва температура Вселенной составляет 1010К.

В начале следующего этапа, длительность которого от 1 с до 1 млн лет, происходит разделение электрослабого взаимодействия на электромагнитное и слабое. Через минуту температура Вселенной падает до 108К, а еще через несколько минут складываются условия, при которых стали возможны ядерные реакции синтеза сложных элементов. В это время материя представляет собой плазму, на 10 % состоящую из ядер гелия и на 90 % – из ядер водорода. В момент, когда возникли атомы водорода и гелия, космическое вещество стало «прозрачным», проницаемым для фотонов, которые начинают излучаться в пространство. Сейчас мы можем наблюдать остаточные явления этого процесса в виде реликтового излучения. Из атомов водорода и гелия образовался газ, и сложились условия для формирования других химических элементов – бериллия и лития.

Через 1 млн лет после начала расширения Вселенной наступил этап образования звезд и галактик. В недрах звезд в результате термоядерных реакций стали синтезироваться тяжелые элементы, которые в результате взрывов звезд разбрасывались по Вселенной и становились строительным материалом для других космических объектов. Дальнейшая эволюция Вселенной пошла в направлении создания все более сложных структур, что в свое время привело к возникновению жизни и разума. Таким образом, микроэволюция выступила предпосылкой макроэволюции, а космоге-нез получил продолжение в гео– и химогенезе.

Несмотря на то что гипотезы Большого Взрыва и инфляционной Вселенной являются общепринятыми в научной среде, они порождают серьезные теоретические проблемы и подвергаются критике. Так, например, американский ученый К. Болдинг считает, что проблемы возникают уже на уровне общепринятых постулатов, лежащих в основе космологического моделирования, и нет никаких оснований заранее отвергать альтернативные подходы к пониманию Вселенной.

Самые большие проблемы современной космологии связаны с описанием ненаблюдаемого и труднообъяснимого состояния сингулярности, которое даже иногда называют аномальным фактом. Введение состояния сингулярности требуется математическими расчетами, но при этом само не поддается математическому описанию и представляет серьезную концептуальную проблему. Некоторые ученые вообще заявляют, что физическая теория, предсказывающая сингулярность, является несостоятельной, поскольку проблема сингулярности оставляет открытым фундаментальный вопрос космологии – о начальных параметрах Вселенной. Проблема сингулярности имеет важное мировоззренческое значение, поскольку разрушает представление о вечном и бесконечном мире и подталкивает к выработке новой картины мира.

Вторая проблема современной космологии связана с принципом экстраполяции на всю Вселенную законов, открытых в земных условиях. Возникает серьезный вопрос: правомочна ли такая экстраполяция? Причем речь идет не только о переносе «земных^> законов на „неземную“ область, но и об экстраполяции законов и свойств наблюдаемой Вселенной на принципиально ненаблюдаемую. Нет никаких доказательств того, что физические законы, открытые на Земле, действуют во всей Вселенной и на всех этапах ее эволюции. Как считают математики С. Хокинг и Г. Эллис, предположение о том, что законы физики, открытые и изученные в лаборатории, будут справедливы в других точках пространственно-временного континуума, безусловно, является очень смелым.

Трудности, с которыми сталкивается современная научная космология, используются как аргумент в пользу существования высшего разума, который и создает Вселенную. В этом случае научная картина мира подменяется теологической. В такого рода космологических концепциях состояния сингулярности и ложного вакуума рассматриваются как то самое «ничто», о котором говорится в религиозных текстах. Из этого «ничто» божественная сила творит мир. Точная «подогнанность» фундаментальных физических параметров нашей Вселенной, приведшая в конце концов к возникновению жизни и разума, также переинтерпретируется в телеологическом и теологическом духе и рассматривается как свидетельство высшего замысла, согласно которому и происходит эволюция мира (7.3).

Религиозные и мистические версии происхождения и развития Вселенной, маскирующиеся под научные объяснения, представляют собой различные варианты квазинаучного знания (1.1), которое на очередной волне ремифоло-гизации стремится завоевать прочные позиции в культуре. Следует все же сказать, что, несмотря на все трудности нынешних космологических моделей, наиболее приемлемым по-прежнему остается поиск естественных причин возникновения и эволюции Вселенной без апелляции к сверхъестественным силам и сущностям.

4.3. Устройство Вселенной

Звезды – это огромные раскаленные космические объекты, мощнейшие источники энергии. Основное вещество звезды – ионизированный газ. В недрах звезд протекают термоядерные реакции превращения водорода в гелий, в результате которых выделяется колоссальная энергия. В звездах сосредоточено от 97 до 99,9 % вещества галактик. Современные технические средства позволяют наблюдать около 2 млрд звезд. Предполагается, что общее количество звезд в нашей Вселенной около 1022. Звезды имеют разную величину. Существуют большие звезды – сверхгиганты, масса которых равна 60 массам Солнца, а размеры превышают размеры Солнца в десятки и сотни раз, и маленькие звезды – карлики, размеры которых сравнимы или даже меньше размеров Земли. Наше Солнце – звезда со средними параметрами. Ближайшая к Солнцу звезда – а-Центав-ра – находится на расстоянии 4 световых лет. Предполагается, что большинство звезд в Галактике имеют собственные планетные системы, аналогичные Солнечной системе.

Звезды могут образовывать звездные системы – две, три и т. д. звезды, вращающиеся вокруг общего центра; звездные скопления – от нескольких сотен до миллионов звезд; и галактики – миллиарды звезд. В последнее время существенно возрос интерес к двойным, тройным и т. д. звездам, поскольку с этими так называемыми кратными звездными системами связано образование сверхновых и нейтронных звезд, черных дыр и других загадочных космических объектов. Звездные скопления могут иметь рассеянную структуру, это, как правило, сотни звезд, и шаровую – миллионы звезд. Самые известные звездные скопления, доступные наблюдению, – Плеяды, Гиады, Ясли, Волосы Вероники. Скопления постепенно теряют свои звезды, но все же живут достаточно долго: от 500 млн до нескольких млрд лет.

В зависимости от того, меняет звезда свои физические характеристики или нет, различают стационарные и нестационарные (переменные) звезды. Стационарность состояния обеспечивается за счет равновесия между внутренним давлением газа в звезде и силами тяготения. Большинство звезд стационарны. К нестационарным звездам относят новые и сверхновые звезды, на которых с различной периодичностью происходят вспышки.

Звезды имеют разный возраст– от 15 млрд до сотен тысяч лет. В наблюдаемой Вселенной существуют также протозвезды, которые пока не преобразовались в настоящие звезды. Слово «протозвезда» происходит от греческого protos – первый. В отличие от звезд протозвезды имеют низкую температуру и представляют собой слабосветящиеся газовые шары. Процесс звездообразования происходит постоянно. Однако его темп в настоящее время гораздо ниже, чем миллиарды лет назад. Ближайшие к нам области, где происходит возникновение новых звезд, – это темные газовые облака в созвездиях Тельца, Змееносца и Ориона.

Рождением звезды считается формирование равновесного объекта, который излучает собственную энергию. Смерть звезды – нарушение равновесия, ведущее к катастрофическому сжатию. Звезды образуются из космического вещества в результате его конденсации под действием гравитационных, магнитных и других сил. Под влиянием сил всемирного тяготения из газового облака образуется плотный шар – протозвезда. В эволюции протозвезды различают три этапа. Первый связан с обособлением и уплотнением космического вещества. Второй представляет собой стремительное сжатие протозвезды. В какой-то момент давление газа внутри протозвезды возрастает, что замедляет процесс сжатия, однако температура во внутренних областях пока еще недостаточна для протекания термоядерных реакций. На третьем этапе протозвезда продолжает сжиматься, ее температура повышается, что, в конце концов, приводит к началу термоядерных реакций. Давление внутри протозвез-ды уравновешивает силы притяжения, и газовый шар перестает сжиматься. Образуется равновесный объект – звезда. Преобразование протозвезды в звезду растягивается на миллионы лет, что сравнительно немного по космическим меркам.

Молодые звезды (около 100 тыс. лет) существуют за счет энергии гравитационного сжатия, которая разогревает центральную область звезды до температуры порядка 10–15 млн К и «запускает» термоядерную реакцию преобразования водорода в гелий. Именно термоядерная энергия является источником собственного свечения звезд. В результате преобразования водорода в гелий в центральной зоне образуется гелиевое ядро. Кроме этого в процессе ядерных реакций возникают и другие химические элементы. На той стадии, когда ядерные реакции уже не могут поддерживать устойчивость звезды, ее гелиевое ядро начинает сжиматься. При этом внутренняя температура звезды увеличивается (свыше 150 млн К), а периферийная зона, или внешняя оболочка, сначала расширяется, а затем выбрасывается в космическое пространство. Звезда превращается в красный гигант.

В процессе дальнейшего охлаждения, если звезда имела небольшую массу (менее 1,4 массы Солнца), она превращается в белого карлика – стационарный космический объект с очень высокой плотностью. Белые карлики представляют собой заключительный этап эволюции большинства звезд, в которых весь водород «выгорает», а ядерные реакции прекращаются. Свечение белого карлика происходит за счет его остывания.

Тепловая энергия белого карлика продолжает иссякать, вследствие чего звезда меняет свой цвет сначала на желтый, а затем на красный. Постепенно она превращается в небольшое холодное темное тело, становится черным карликом. Размеры таких мертвых звезд сравнимы с размерами Земли, масса – с массой Солнца, а плотность превышает сотни тонн на 1 см2. Солнце превратится в красного гиганта примерно через 8 млрд лет, затем станет белым и черным карликом.

Если исходная масса звезды больше, чем 1,4 массы Солнца, то эта звезда не может перейти в стационарное состояние, поскольку внутреннее давление не уравновешивает сил тяготения. Итогом существования такой звезды является гравитационный коллапс, т. е. неограниченное падение вещества к центру. Если какие-то причины останавливают гравитационное сжатие, то происходит взрыв старой звезды, который сопровождается выбросом огромного количества вещества и энергии. Такой взрыв называют вспышкой сверхновой. Выброс вещества сопровождается испусканием нейтрино. При взрыве выделяется колоссальная энергия – порядка 1052эрг. Систематическое изучение вспышек сверхновых началось во второй половине XX в., к 1980 г. засвидетельствовано свыше 500 таких вспышек. В нашей Галактике вспышки сверхновых происходят примерно раз в 10 млн лет, со времени изобретения телескопа в нашей звездной системе возникновения сверхновых звезд не наблюдалось. Считается, что с момента возникновения нашей Галактики вспыхнуло около миллиарда сверхновых.

Часть массы взорвавшейся сверхновой может продолжить существование в виде черной дыры. Термин «черная дыра» был введен в 1968 г. американским физиком Дж. Уилером. К образованию черной дыры, или сверхплотного тела, приводит гравитационное сжатие. Черная дыра – область пространства, в которой сосредоточены огромные массы вещества, вызывающие сильное поле тяготения. Как считает С. Хокинг, это область бесконечной плотности, где кончается время. Речь идет о том, что внутри черной дыры пространство сильно искривлено, а время бесконечно замедлено. Сила тяготения в этой области настолько велика, что не позволяет никаким материальным частицам или излучению вылететь за пределы черной дыры.

Для того чтобы преодолеть тяготение сверхплотного тела, необходимо развить скорость большую, чем скорость света. Черная дыра как бы захватывает в себя все материальные объекты, прилетающие из космоса. В зависимости от скорости тела этот процесс может занять более или менее длительное время. Границу той области, которую не может преодолеть свет, называют горизонтом черной дыры. Однако, несмотря на то что черная дыра не выпускает из себя никакого излучения, ее можно обнаружить. Гравитационное поле черной дыры вызывает быстрое вращение газа, находящегося на орбите вблизи ее границы. Газ закручивается вокруг сверхплотного тела и образует диск, огромная кинетическая энергия частиц газа может частично переходить в рентгеновское излучение, по которому и обнаруживается черная дыра. Впервые гипотеза о наличии черных дыр появилась в 1939 г., современная наука использует в их поисках гамма-телескопы. Теоретически ничто не мешает их существованию в нашей Галактике и даже в пределах Солнечной системы. Предполагается также, что черные дыры находятся в ядрах галактик и являются мощнейшими источниками энергии.

Для того чтобы превратиться в черную дыру, звезда должна сжаться до объема, радиус которого меньше гравитационного радиуса, определяемого формулой:

r= 2GM/c2,

где G– гравитационная постоянная, c– скорость света, M– масса звезды. Гравитационный радиус очень мал, например для Солнца он составляет всего 3 км. Черные дыры могут иметь разные размеры: от песчинки до галактики.

Время жизни черной дыры конечно. В 1974 г. С. Хокинг показал, что в силу законов квантовой механики черная дыра может отдать всю свою энергию. Дело в том, что в поле тяготения черной дыры вакуум неустойчив, поэтому в пространстве, которое находится перед горизонтом черной дыры, из вакуума могут рождаться различные частицы. Улетая в межзвездное пространство, они уносят энергию черной дыры. Вследствие этого уменьшаются ее масса и размеры. Продолжительность жизни черной дыры пропорциональна кубу ее радиуса. Однако время жизни черных дыр все же велико, например черные дыры, которые образовались на ранних стадиях эволюции нашей Вселенной, существуют до сих пор. Теоретически ничто не запрещает, чтобы гравитационный коллапс привел к образованию сингулярности, т. е. продолжался до тех пор, пока черная дыра не достигнет нулевых размеров и бесконечной плотности, а момент сингулярности – это начало рождения новой вселенной (4.2). Именно поэтому иногда говорят, что черные дыры являются дверью в иные миры.

Часть массы взорвавшейся сверхновой звезды может продолжить существование в виде нейтронной звезды, или пульсара. На данный момент наблюдается около 700 пульсаров. Радиопульсар – это быстро вращающаяся нейтронная звезда, рентгеновский пульсар – двойная звезда, состоящая из нейтронной и обычной. Нейтронные звезды имеют более высокую плотность, чем плотность атомных ядер, и представляют собой сгустки нейтронов. Температура пульсара около 1 млрд градусов. Нейтронные звезды быстро остывают и теряют светимость, для них характерно интенсивное радиоизлучение в виде повторяющихся импульсов. Первые пульсары были открыты в 1967 г., теперь их известны сотни.

Те звезды, чья масса составляет от 10 до 40 солнечных масс, превращаются в нейтронные звезды, а те, чья масса больше, – в черные дыры.

Галактики – гигантские скопления звезд, пыли и газа, пронизанные магнитными полями и космическими лучами. В одной галактике может насчитываться до 1013звезд. Галактики наблюдались еще в конце XIX в. Тогда же было установлено, что некоторые из туманных пятен, а именно так выглядели галактики в телескопы того времени, имеют спиралевидную форму. В 1920-е гг. удалось выяснить, что галактики – это скопления звезд.

Галактики существуют в виде групп (несколько галактик), скоплений (сотни галактик) и облаков скоплений, или сверхскоплений (тысячи галактик). Одиночные галактики встречаются редко. Средние расстояния между галактиками в группах и скоплениях в 10–20 раз больше, чем размеры самых крупных галактик. Гигантские галактики имеют размеры до 18 млн световых лет. Существуют также галактики-карлики размером до нескольких десятков световых лет.

Современные мощнейшие телескопы позволяют наблюдать миллиарды галактик на расстояниях до 1500 Мпк. Некоторые из них видны невооруженным глазом. Например, самой близкой к нам галактикой, расположенной на расстоянии 1,5 млн световых лет, является туманность Андромеды, которую можно разглядеть в бинокль. Это скопление звезд получило название благодаря тому, что в 1917 г. в созвездии Андромеды был открыт первый внегалактический объект, а в 1923 г. Э. Хаббл доказал его принадлежность к другой галактике.

Наиболее удаленные из наблюдаемых ныне галактик находятся на расстоянии 10 млрд световых лет. Свет этих звезд идет к нам миллионы и миллионы лет, поэтому мы наблюдаем их такими, какими они были много световых лет назад. Самой исследованной является Местная группа галактик, в которую входят наша Галактика (Млечный путь) и туманность Андромеды. Семейство нашей Галактики включает еще 14 карликовых эллиптических галактик, несколько внегалактических шаровых скоплений и неправильных галактик. Семейство галактик туманности Андромеды несколько меньше: одна спиралевидная, две эллиптические, несколько карликовых. Ближайшие соседние от Местной группы галактики находятся на расстоянии от 2 до 20 Мпк. На расстоянии 20 Мпк находится центральное сгущение нашего сверхскопления галактик. Наше сверхскопление, размер которого составляет около 60 Мпк, насчитывает около 20 000 галактик.

Галактики могут иметь разные формы, которые связаны с их размерами, массой, светимостью и другими физическими характеристиками. Устоявшаяся классификация форм галактик была предложена Э. Хабблом. Галактики могут иметь эллиптическую форму. Это наиболее простые галактики, в которых нет сверхгигантов, горячих звезд и газовых туманностей. У таких галактик отсутствует ядро, а количество звезд равномерно убывает от центра. В галактиках неправильной формы, напротив, множество горячих звезд, сверхгигантов, газовых туманностей и т. п., однако в них также отсутствует ядро. Большинство неправильных галактик – карлики, их светимость невелика.

Наиболее распространенной является спиральная форма галактик. К этому типу относятся наша Галактика, а также туманность Андромеды. В галактиках спиральной формы находятся наиболее горячие звезды и массивные облака космического газа. Самые старые звезды расположены в ядре галактик, тогда как молодые и средние – в диске. Из ядер постоянно выбрасываются огромные облака газа, масса которых сравнима с миллионами масс Солнца. Ядра галактик содержат до 10 % их массы. Считается, что в некоторых галактиках ядро представляет собой черную дыру. Так, в центре ядра нашей Галактики находится скопление звезд с сильным радиоисточником, который называют Стрелец А. Предполагается, что Стрелец А является черной дырой с массой, примерно равной миллиону солнечных масс.

Пространство между галактиками заполнено газом, пылью и разного рода излучениями (электромагнитными, гравитационными, потоками нейтрино и субатомных частиц). Основное вещество, составляющее межзвездный газ, – водород, на втором месте – гелий. Следует отметить, что водород и гелий – наиболее распространенные вещества не только в межзвездном пространстве, но и вообще во Вселенной. Считается, что межзвездный газ более чем на 67 % состоит из водорода, на 28 % – из гелия и 5 % приходится на все остальные элементы, среди которых самыми распространенными являются кислород, углерод и азот. Когда и каким образом произошел синтез более тяжелых веществ из водорода и гелия – один из актуальных вопросов современной астрономии и химии. Считается, что 85 % тяжелых элементов возникло примерно 9-10 млрд лет назад, 11–13 % имеют возраст 5 млрд лет. В межзвездной среде существуют и органические соединения, которые чаще всего встречаются в местах концентрации газово-пылевого вещества.

Наша Галактика – Млечный путь – имеет форму диска с выпуклостью в центре – ядром, от которого отходят спиралевидные рукава. Солнечная система расположена в одном из рукавов Галактики примерно на расстоянии 30 тыс. световых лет от ее центра. Млечный путь насчитывает около 200 млрд звезд. Считается, что большинство звезд Галактики имеют планетные системы. Плотность звезд около ядра выше, чем в остальных областях Млечного пути. Диаметр Галактики около 100 тыс. световых лет, толщина – примерно в 10–15 раз меньше, масса составляет 2 X1011 масс Солнца. Возраст нашей Галактики около 15 млрд лет. По форме она представляет собой диск с утолщением в центре, который вращается вокруг центра Местной группы галактик. В ядре нашей Галактики нет горячих сверхгигантов и пыли, но есть нейтральный водород, который постепенно растекается в плоскости диска. Большая часть звезд Млечного пути также сосредоточена в диске.

Метагалактика – это доступная наблюдениям часть Вселенной. Современные возможности наблюдения – это расстояния в 1500 Мпк. Метагалактика представляет собой упорядоченную систему галактик. В XX в. выяснилось, что галактики, составляющие видимую часть Вселенной, разлетаются, а Метагалактика постоянно расширяется, т. е. наша Вселенная нестационарна.

Современные астрономические данные свидетельствуют о том, что Метагалактика имеет сетчатую (ячеистую) структуру, т. е. галактики распределены в ней не равномерно, а вдоль определенных линий – как бы по границам ячеек сетки. Такое строение свидетельствует, что в небольших объемах Метагалактика неоднородна. Принцип однородности (4.2) справедлив только в масштабах от 30 до 100 Мпс, на расстояниях до 30 Мпс наблюдаются неоднородности в строении галактик и их скоплений.

Современная космология предполагает, что на первых этапах своей эволюции наша Вселенная должна была состоять из независимых, причинно несвязанных областей, т. е. не была изотропной и однородной. Кроме того, уже не кажется фантастической идея «неединственности» Метагалактики. Сторонники этой точки зрения считают, что в мире должно было реализоваться все множество возможных физических условий, которые допускаются современными теориями. Гипотеза «множественности вселенных» допускает существование множества миров, образовавшихся в результате Большого Взрыва. Эти вселенные различаются своими физическими свойствами, типом организации, нестационарности и т. п., и в силу этого мы не можем их наблюдать. Тем не менее предполагается, что разные вселенные связаны друг с другом неизвестным пока способом. Как замечает А.Н. Павленко, «новые достижения космологии за последние десятки лет уверенно говорят в пользу того, что наша Метагалактика не есть вся Вселенная, а лишь ее часть (домен). Если это „эмпирически“ подтвердится, то „масштаб“ человека и ценность его существования могут подвергнуться новой радикальной переоценке, что, возможно, скажется через опосредствующие институты (средства коммуникации, культура и т. д.) на всем мировоззрении точно так же, как в свое время сказался эпистемологический и космологический поворот Коперника, последствия которого едва ли вообще поддаются полному объяснению».

4.4. Происхождение и устройство Солнечной системы

Солнечная система представляет собой группу планет, их спутников, множество астероидов и метеоритных тел. Все планеты Солнечной системы обращаются вокруг Солнца в одном направлении и почти в одной плоскости.

Солнце представляет собой звезду среднего размера, его радиус около 700 тыс. км. Солнце – рядовая звезда нашей Галактики, которая расположена ближе к ее краю в одном из спиралевидных рукавов. Солнце относится к звездам второго поколения, или «среднего» возраста, которые возникли несколько миллиардов лет назад. Возраст Солнца оценивается примерно в 5 млрд лет. Считается, что звезды первого поколения имеют возраст на 8-10 млрд лет больше. В Галактике существуют также молодые звезды, которым всего от 100 тыс. до 100 млн лет. Солнечная система обращается вокруг центра Галактики со скоростью около 220 км/с. Солнце совершает один оборот вокруг центра Галактики за 250 млн лет. Этот период называют галактическим годом.

Солнце представляет собой плазменный шар средней плотностью 1,4 г/см3, окруженный так называемой короной, которую можно наблюдать. Активность Солнца цик-лична, цикл составляет примерно 11 лет. Источником солнечной энергии являются термоядерные реакции превращения водорода в гелий, которые происходят в недрах. Светимость Солнца, по некоторым данным, не меняется на протяжении миллиардов лет.

Начиная с 1960-х гг. планеты Солнечной системы исследуются с помощью космических аппаратов, которые передают на Землю их изображения, данные о характере поверхности, составе атмосферы и т. п. В Солнечной системе насчитывают девять планет, которые расположены в следующем порядке от Солнца: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон. Между Марсом и Юпитером находится кольцо астероидов, которые также движутся вокруг Солнца. Сейчас известно около 2000 астероидов. От центра Солнечной системы до орбиты последней планеты – Плутона – расстояние составляет примерно в 5,5 световых часов.

Размеры планет значительно меньше Солнца, например Земля в 100 раз меньше Солнца. Некоторые планеты Солнечной системы имеют собственные спутники: Земля и Плутон – по одному, Марс и Нептун – по два, Уран – 5, у Сатурна, по последним данн^хм, – 32 спутника, а у Юпитера – 39. Все планеты Солнечной системы, а также их спутники светят отраженным светом Солнца, именно поэтому они могут наблюдаться в телескопы.

Считается, что все планеты Солнечной системы возникли почти одновременно примерно 4,6 млрд лет назад. В современной астрономии принята концепция холодного начального состояния планет, которые под влиянием электромагнитных и гравитационных сил образовались в результате объединения твердых частиц газово-пылевого облака, окружавшего Солнце. Само облако, или протопланетная туманность, возникло вместе с Солнцем и имело форму диска. Протопланетная туманность состояла из плотного межзвездного вещества, которое могло образоваться в результате взрыва относительно недалекой сверхновой звезды, ускорившего процесс конденсации газа. Уровень давления в прото-планетном облаке был таков, что вещество из газа конденсировалось сразу в твердые частицы, минуя фазу жидкости. В некоторый момент плотность газа стала столь высокой, что в нем образовались уплотнения. Из исходного газового облака сначала возникла система колец, которые затем распались на множество отдельных сгустков. Сталкиваясь друг с другом, газовые сгустки продолжали сжиматься и уплотняться, образуя так называемые допланетные тела. Их первоначальное количество оценивается во множество миллионов.

Образование допланетных тел продолжалось десятки тысяч лет. Формирование же самих планет заняло от 105до 108лет. Столкновение допланетных тел друг с другом привело к тому, что наиболее крупные из них начали еще более увеличиваться в размерах, вследствие чего образовались планеты. По аналогии с возникновением планет объясняется появление их спутников.

Необходимо отметить, что исчерпывающей и во всех смыслах удовлетворительной теории образования Солнечной системы пока не создано, во всех моделях существуют неясности и противоречия, которые требуют разрешения. Так, астрофизик В. Мак-Рей считает, что «проблема происхождения Солнечной системы продолжает оставаться, пожалуй, самой значительной из всех нерешенных проблем астрономии».

Все планеты Солнечной системы можно разделить на две группы: планеты-гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун) и планеты земного типа (Меркурий, Венера, Земля, Марс, Плутон). Планеты-гиганты и планеты земного типа различаются по химическому составу. Так, в составе твердых оболочек Юпитера и Сатурна преобладают водород и гелий, эти планеты по химическому составу близки к Солнцу. Планеты земного типа в этом смысле резко отличаются от Солнца, наиболее распространенные элементы в их твердых оболочках – железо, кислород, кремний и магний.

Строение всех планет Солнечной системы слоистое. Слои различаются по плотности, химическому составу и другим физическим свойствам. В недрах планет происходит радиоактивный распад элементов. Поверхность планет формируется под действием двух типов факторов: эндогенных и экзогенных. Эндогенные факторы – это процессы в ядре планеты, которые меняют ее внешний облик: перемещения участков коры, вулканические извержения, горообразование и т. п. Экзогенные факторы связаны с внешними воздействиями: химические реакции при соприкосновении с атмосферой, изменения под действием ветра и осадков, падение метеоритов и т. п.

К особым космическим объектам относятся кометы. Кометы представляют собой небольшие тела диаметром от 5 до 10 км, состоящие из водяного льда с вкраплениями льдов летучих соединений. Согласно современным данным, кометы являются побочным продуктом формирования планет-гигантов. Основная масса кометы сосредоточена в ее ядре. Под воздействием космического излучения из ядра кометы выделяются газы, образующие голову и хвост кометы, который может достигать несколько миллионов километров в длину. Кометы живут сравнительно недолго: от нескольких столетий до нескольких тысячелетий.

4.5. Будущее Вселенной

Для описания будущего Вселенной предлагаются различные космологические сценарии. Все эти гипотезы можно разделить на две группы: модели «закрытой» и модели «открытой» Вселенной. Если кривизна пространства отрицательна или равна нулю, то задается модель открытой Вселенной, если кривизна пространства положительна, то задается модель «закрытой», или «замкнутой», Вселенной.

«Закрытая» модель предполагает, что Вселенная одновременно конечна и неограниченна, т. е. двигаясь по ней, нельзя достичь границы. Однако свет, пущенный наблюдателем из какого-то источника, вернется к нему с противоположной стороны. В гипотезе замкнутой Вселенной предполагается, что мир проходит множество эволюционных циклов. Каждый цикл представляет собой сначала расширение, а затем сжатие Вселенной и длится примерно 100 млрд лет. При переходе в новый цикл меняются фундаментальные характеристики Вселенной, связанные с основными физическими константами. Что касается нынешнего состояния Вселенной, то в рамках данной гипотезы предполагается, что примерно через 30 млрд лет она начнет сжиматься, а еще через 50 млрд лет вернется в сингулярное состояние, из которого «родится» вновь.

«Открытая» модель рассматривает Вселенную как бесконечную. В моделях открытой Вселенной предполагается, что через 1014лет звезды остынут, поскольку исчезнет весь материал для термоядерных реакций. Через 1015лет звезды начнут покидать свои галактики, а планеты отрываться от звезд и улетать в космическое пространство. За время примерно в 1017лет все звезды окончательно потеряют свои планеты, а центральные части галактик коллапсируют. Оставшееся вещество благодаря гравитационным силам начнет собираться в ядра с огромной плотностью, т. е. галактики превратятся в сверхмассивные черные дыры. Через 1032лет Вселенная будет состоять из черных дыр и разреженного электронно-позитронного газа. Через 1096лет черные дыры испарятся. Через 10100лет Вселенная превратится в элек-тронно-позитронную плазму очень малой плотности.

Такой сценарий предполагается в случае нестабильности протона. Если же протон стабилен, то высказывается предположение, что через 1065лет все вещество превратится в жидкость, а звезды, ставшие к тому времени черными карликами, превратятся в жидкие капли. Через 101500лет все жидкие капли станут железными. Через огромное количество лет, которое выражается невероятными цифрами, и эти жидкие железные капли превратятся в черные дыры и постепенно испарятся. Вселенная, как и в предыдущей модели, перейдет в состояние электронно-позитронной плазмы.

В данный момент наша Вселенная находится в состоянии расширения, это экспериментально подтверждено открытием красного смещения. Считается, что если средняя плотность вещества во Вселенной окажется достаточно высокой – выше критической плотности, которая определяется величиной в 10-29r/см3, – то расширение со временем сменится сжатием. Если средняя плотность вещества окажется меньше критической, то Вселенная будет продолжать свое расширение. На данный момент средняя плотность вещества во Вселенной определяется в 3 ? 10-31г/см3, т. е. ниже критической. Это означает, что наша Вселенная будет неограниченно долго расширяться. Однако пока невозможно точно оценить плотность распределения вещества в силу существования так называемой скрытой массы, темной материи. Такая невидимая материя проявляется только по своему гравитационному взаимодействию. Именно поэтому ученые пока не дают окончательного ответа на вопрос: является наша Вселенная открытой или закрытой? Большинство придерживается модели открытой Вселенной.

Следует сказать, что не все исследователи соглашаются с идеей умирающей Вселенной. Так, создатель синергетики И. Пригожин утверждает: «стандартная модель предсказывает, что, в конце концов, наша Вселенная обречена на смерть либо в результате непрерывного расширения (тепловая смерть), либо в результате последующего сжатия („страшный треск“). Для Вселенной, родившейся под знаком неустойчивости из вакуума Минковского, это уже не так. Ничто не мешает нам предположить возможность повторных неустойчивостей». Вселенная, появившись из вакуума, в результате расширения вновь возвращается в состояние вакуума, однако ничто не исключает возможности повторных флуктуаций, считает И. Пригожин.

Тема 5. СОВРЕМЕННЫЕ ВЗГЛЯДЫ НА ПРОИСХОЖДЕНИЕ И ЭВОЛЮЦИЮ ЖИЗНИ

5.1. Общие принципы современной биологии

Биология – наука о происхождении и развитии живого, его строении, формах организации и способах активности. Современная биология представляет собой динамичное знание, меняющееся буквально на глазах. Лавинообразное накопление новых экспериментальных данных подчас опережает возможности его теоретической интерпретации и объяснения. Стремительно растет число междисциплинарных исследований на стыке биологии и химии, биологии и физики, биологии и антропологии и т. п. Это в свою очередь требует использования методов и средств, которые прежде были совершенно чужды биологии. Насчитывается уже более 50 наук внутри комплекса биологического знания, среди них: ботаника и зоология, генетика и молекулярная биология, анатомия и морфология, цитология и биогео-ценология, биофизика и биохимия, палеонтология и эмбриология, эволюционная биология и экология и т. п. Такое многообразие научных дисциплин объясняется сложностью объекта исследования – живой материи.

Биология возникла и долгое время развивалась как описательная наука, осуществлявшая анализ и классификацию огромного эмпирического материала (2.5). Перед современной биологией по-прежнему стоит задача классификации всего многообразия живых организмов. Считается, что до сих пор описано только две трети существующих видов, а это 1,2 млн животных, 500 тыс. растений, сотни тысяч грибов, около 3 тыс. бактерий и т. п. Тем не менее в современной биологии произошли существенные методологические изменения. В XX в. биологическое знание приобрело объяснительный характер. Современная биология использует генетический и системно-структурный подходы. В рамках первого рассматриваются вопросы происхождения и эволюции живой материи, причины, механизмы и особенности биогенеза. В рамках второго изучаются различные уровни организации живого, принципы их функционирования, особенности взаимосвязей и т. д.

Особенностью современного этапа развития биологического знания является его тесная связь не только с другими науками естественно-научного комплекса, но и с гуманитарным и социальным познанием. Ценностная составляющая биологического знания по мере развития этой научной дисциплины только увеличивается. Успехи биофизики и биохимии, молекулярной биологии и генетики позволяют говорить о прорыве в наших знаниях о сущности живого. Однако, все ближе подходя к разгадке тайны жизни, человечество сталкивается с множеством мировоззренческих проблем, решение которых необходимо, в том числе и в целях самосохранения и выживания. В связи с этим некоторые данные современной биологии требуют философского осмысления и интерпретации. Вместе с тем биология оказывается тесно связанной с практическими нуждами, более того, огромное число теоретических проблем возникает именно для решения конкретных практических задач: медицинских, экологических, экономических, политических и т. п. Все эти изменения свидетельствуют: в середине XX в. в биологии произошла научная революция, по масштабам сравнимая с революцией в физике и астрономии.

Современная биология утверждает единство живой материи на всех уровнях, представляя мир живого как огромную систему систем, в которой каждый компонент обладает собственными специфическими свойствами и соединяется с другими особым типом связей. Развитие знаний приводит к постепенной трансформации представлений о сущности жизни, единстве космической и биологической эволюции, взаимодействии биологического и социального в человеке и т. п. Новые биологические данные изменяют ту картину мира, которая на протяжении длительного времени формировалась физикой. Открытия в биологии определяют дальнейшее развитие всего естествознания. Именно поэтому современная научная картина мира невозможна без биологических знаний. Более того, биология становится тем основанием, на котором формируются новые мировоззренческие принципы, определяющие самопонимание человека XXI в. (7.3).

5.2. Современные представления о происхождении жизни

Возникновение и эволюция биологических систем – исходная тема биологии. Вокруг нее концентрируются все другие частнонаучные проблемы и вопросы, а также строятся философские обобщения и выводы.

В соответствии с двумя основными мировоззренческими позициями – материалистической и идеалистической – еще в древней философии сложились противоположные концепции происхождения жизни: креационизм и материалистическая теория происхождения органической природы из неорганической. Сторонники креационизма утверждают, что жизнь возникла в результате акта божественного творения, свидетельством чего является наличие в живых организмах особой силы, которая управляет всеми биологическими процессами. Сторонники концепции происхождения жизни из неживой природы утверждают, что органическая природа возникла благодаря действию естественных законов. Позже эта позиция была конкретизирована в идее самозарождения жизни. Концепция самозарождения, несмотря на ошибочность, сыграла позитивную роль, опыты, призванные подтвердить ее, предоставили богатый эмпирический материал для развивающейся биологической науки. Окончательный отказ от идеи самозарождения произошел только в XIX в.

В XIX в. была также выдвинута гипотеза вечного существования жизни и ее космического происхождения на Земле. В 1865 г. немецкий врач Г. Рихтер высказал предположение, что жизнь существует в космосе и переносится с одной планеты на другую. В 1907 г. шведский ученый С. Аррени-ус выдвинул схожую гипотезу, согласно которой зародыши жизни вечно существуют во Вселенной, движутся в космическом пространстве под влиянием световых лучей и, оседая на поверхности планеты, дают начало жизни. Эта гипотеза получила название панспермии. В начале XX в. идею космического происхождения биологических систем на Земле и вечности существования жизни в космосе развивал русский ученый В.И. Вернадский.

В современной науке принята гипотеза абиогенного (небиологического) происхождения жизни под действием естественных причин в результате длительного процесса космической, геологической и химической эволюции – абиогенез. Абиогенная концепция не исключает возможности существования жизни в космосе и ее космического происхождения на Земле. Понятно, что воспроизвести процессы, происходившие в момент зарождения жизни, невозможно, поэтому любые заключения по этому вопросу и любые интерпретации этой темы основаны на методе моделирования (1.5).

Первый этап возникновения живого связан с химической эволюцией. После возникновения Земля представляла собой раскаленный шар. Постепенное остывание планеты способствовало тому, что тяжелые химические элементы перемещались к ее центру, а легкие постепенно скапливались на поверхности. Легкие элементы – кислород, углерод, азот и водород – стали взаимодействовать друг с другом, и в ходе дальнейшей химической эволюции появились различные органические соединения. Земная жизнь имеет углеродную основу, чему способствуют особые физические свойства этого химического элемента. Так, углерод способен создавать самые разнообразные структуры, число возможных органических соединений на основе углерода составляет десятки миллионов. Соединения углерода активны при невысокой температуре, даже при небольшой перестройке молекул их химическая активность может существенно меняться. Соединения углерода с водородом, азотом, кислородом, серой, железом и т. п. обладают высокими каталитическими свойствами. Кроме того, многие углеродные соединения хорошо растворяются в воде. Тем не менее ученые не исключают возможности возникновения жизни и на иной, например, кремниевой основе.

По мере остывания земной поверхности происходило сгущение водяных паров, что впоследствии привело к образованию огромных водоемов. Результатом активной вулканической деятельности на первых этапах эволюции нашей планеты стал выброс на ее поверхность различных карбидов – соединений углерода с металлами. Карбиды смывались в первичный океан, где вступали во взаимодействие с водой. В результате этих химических реакций образовались различные углеводородные соединения.

Второй этап возникновения живого связан с появлением белковыгх веществ. Присутствие в водах первичного океана большого числа углеродных соединений привело к возникновению концентрированного «органического бульона», в котором осуществлялся дальнейший процесс синтеза сложных органических молекул – белков и нуклеиновых кислот – из достаточно простых углеродных соединений.

Одним из условий для синтеза сложных органических молекул – биополимеров – является высокая концентрация исходных веществ. Предполагается, что необходимые условия сложились в результате осаждения простых органических молекул на минеральных частицах, например на глине, первичных водоемов. Кроме того, органические молекулы могли образовывать тонкую пленку на поверхности воды, которая под воздействием ветра и водных потоков сбивалась к берегу, образуя толстые слои.

Еще одним условием для синтеза биополимеров является наличие бескислородной среды, поскольку кислород, будучи сильным окислителем, моментально разрушил бы исходные органические соединения. Американский ученый Г. Юри выдвинул предположение, что первичная атмосфера Земли действительно была бескислородной и носила восстановительный характер. Она была насыщена инертными газами – гелием, неоном, аргоном, содержала водород, метан, аммиак и азот. Именно в такой среде легко создаются органические соединения. Вторичная атмосфера Земли имела уже иной состав, который стал следствием развития жизни. Вторичная атмосфера на 20 % состояла из кислорода и носила окислительный характер. Для подобного преобразования земной атмосферы понадобилось не менее 1 млрд лет. Идея Г. Юри оказала значительное влияние на развитие представлений о происхождении жизни.

Возможность абиогенного синтеза биополимеров – белковых молекул и азотистых оснований – была экспериментально доказана в середине XX в. В 1953 г. американский ученый С. Миллер смоделировал первичную атмосферу Земли и синтезировал жирные кислоты, уксусную и муравьиную кислоты, мочевину и аминокислоты путем пропускания электрических зарядов через смесь инертных газов. Таким образом было продемонстрировано, как под действием абиогенных факторов возможен синтез сложных органических соединений.

Итак, под воздействием высокой температуры, ионизирующего и ультрафиолетового излучения, атмосферного электричества из простейших органических соединений образовались белки, жиры, углеводы и аминокислоты. Согласно гипотезе русского ученого А.И. Опарина, которая была изложена в работе «Происхождение жизни» (1924), смешиваясь в первичном «бульоне», поначалу разрозненные органические соединения способны образовывать коацерватные капли. Коацерваты уже обладают рядом свойств, которые объединяют их с простейшими живыми существами. Так, например, коацерваты способны поглощать вещества из окружающей среды, вступать во взаимодействия друг с другом, увеличиваться в размерах и т. п. Однако в отличие от живых существ коацерватные капли не способны к самовоспроизводству и саморегуляции, поэтому их нельзя отнести к биологическим системам. Эксперименты с коацерватами показали, что скорость, с которой они поглощают вещества из окружающей среды, может быть различна и зависит от химической организации и пространственной структуры каждой конкретной капли. Поэтому две разновидности коацерва-тов в одном и том же растворе будут вести себя по-разному. Данные эксперименты являются косвенным подтверждением того обстоятельства, что на этой стадии предбиологичес-кой эволюции вполне мог происходить отбор коацерватов в зависимости от характера их взаимодействия с окружающей средой.

Третий этап возникновения жизни связан с формированием у органических соединений способности к самовоспроизводству. Началом жизни следует считать возникновение стабильной самовоспроизводящейся органической системы с постоянной последовательностью нуклеотидов. Только после возникновения таких систем можно говорить о начале биологической эволюции. Одну из версий перехода от предбиологической к биологической эволюции предлагает немецкий ученый М. Эйген. Согласно его гипотезе возникновение жизни объясняется взаимодействием нуклеиновых кислот и протеинов. Нуклеиновые кислоты являются носителями генетической информации, а протеины служат катализаторами химических реакций. Нуклеиновые кислоты воспроизводят себя и передают информацию протеинам. Возникает замкнутая цепь – гиперцикл, в котором процессы химических реакций самоускоряются за счет присутствия катализаторов. В гиперциклах продукт реакции одновременно выступает и катализатором, и исходным реагентом. Подобные реакции называются автокаталитическими.

Другой теорией, в рамках которой можно объяснить переход от предбиологической эволюции к биологической, является синергетика (8.2). Закономерности, открытые синергетикой, позволяют прояснить механизмы возникновения органической материи из неорганической в терминах самоорганизации через спонтанное возникновение новых структур в ходе взаимодействия открытой системы с окружающей средой.

5.3. Основные этапы эволюции органического мира

Изучением основных этапов эволюции живого занимается палеонтология – наука об ископаемых организмах. Поскольку биологической эволюции предшествовала длительная предбиологическая эволюция, отдельные этапы биогенеза современная наука увязывает с геогенезом. В геологической истории Земли выделяют различные эры, в которые происходили значительные геологические преобразования, перераспределялись суша и море, менялся климат и т. п. Кроме того, после возникновения жизни каждая эра характеризовалась своеобразием растительного и животного мира.

Геологические эры:

• катархей (5 млрд – 3,5 млрд лет назад);

• архей (3,5 млрд – 2,6 млрд лет назад);

• протерозой (2,6 млрд – 570 млн лет назад);

• палеозой (570 млн – 230 млн лет назад);

• мезозой (230 млн – 67 млн лет назад);

• кайнозой (67 млн лет назад – до настоящего времени).

Возраст Земли – около 5 млрд лет. Жизнь на нашей планете возникла в архее, примерно 3,5 млрд лет назад. В это время появляются первые живые клетки – прокариотыг. Прокариоты – это простые организмы, способные к быстрому размножению, легко приспосабливающиеся к изменяющимся условиям окружающей среды. Характерное свойство прокариотов – отсутствие выраженного ядра. Эти организмы были анаэробными, т. е. могли жить без кислорода (напомним, что первичная атмосфера Земли состояла из смеси гелия, неона, аргона, водорода, метана и азота). Эти организмы были гетеротрофами, т. е. все необходимые для жизни вещества получали в готовом виде из окружающей среды. Однако истощение первичного «органического бульона» потребовало радикального изменения способов питания. На этом этапе биогенеза преимущество имели те организмы, которые могли получить большую часть необходимой для жизни энергии за счет солнечного излучения. Световая энергия ускоряла химические реакции, в ходе которых синтезировались необходимые для жизни вещества. Процесс выработки необходимых веществ с помощью поглощения солнечной энергии называется фотосинтезом. Таким образом, на смену гетеротрофам пришли автотрофыг – живые организм^! которые существуют за счет солнечной энергии и вырабатывают необходимые для жизни вещества самостоятельно. Первыми автотрофами б^1ли цианеи, затем зеленые водоросли. Фотосинтез сыграл существенную роль в биогенезе, способствовал общему ускорению эволюции органической материи. На этом этапе преимущество получили аэробные организмы, которые способны к жизни только в присутствии кислорода.

Появление автотрофных организмов серьезно повлияло на состав земной атмосферы. Дело в том, что в процессе своей жизнедеятельности автотрофные организмы выделяют большое количество кислорода и благодаря этому первичная атмосфера Земли постепенно преобразовалась во вторичную, сформировался озоновый слой, защищающий живые организмы от смертоносного действия ультрафиолетовых лучей, изменился состав воды в водоемах и т. п. Таким образом, биогенез оказал существенное влияние на эволюцию нашей планеты и гармонично «встроился» в гео-генез, став его продолжением и развитием. Считается, что нынешнее содержание кислорода в атмосфере (21 %), б^1ло достигнуто в палеозое, 250 млн лет назад, однако этот процесс начался уже в архее.

В протерозое (1,8 млрд лет назад) появляются эукарио-тыг – живые организмы, клетки которых содержат выраженное ядро. Эукариоты более соответствовали новым условиям. В отличие от прокариотов ДНК эукариотов собрана в хромосомы и способна воспроизводиться без значительных изменений. Существуют две основные гипотезы происхождения эукариотов: аутогенная и симбиотическая. Согласно аутогенной гипотезе эукариоты возникли путем усложнения слабоструктурированных клеток, подобных прокариотам. Сторонники симбиотической гипотезы считают, что эукариоты появились как результат симбиоза нескольких прокариотных клеток, геномы которых объединились в новую целостность.

Примерно 1 млрд лет назад произошло разделение эука-риотов на растительные и животные клетки. Структурные различия между растительной и животной клетками невелики. Более существенными являются различия в способах получения необходимых для жизни питательных веществ. В дальнейшем растительные клетки эволюционировали в сторону использования фотосинтеза для обеспечения себя энергией, а животные клетки – в направлении совершенствования способов передвижения (именно способность к передвижению дает возможность животным организмам искать себе пищу). Известны организмы, которые занимают промежуточное положение между растениями и животными. Например, простейший одноклеточный организм эвглена зеленая питается как растение, а передвигается как животное. Эвглену зеленую рассматривают как переходное звено между растительным и животным царствами. Другой пример – растения, которые по способу питания аналогичны животным: растения-паразиты повилика и хмель или насекомоядные растения мухоловка и росянка. Кроме того, существуют совершенно неподвижные животные организмы – моллюски.

Следующим существенным шагом в биологической эволюции стало появление 900 млн лет назад полового размножения. Механизм полового размножения заключается в слиянии и последующем распределении генетического материала двух организмов. Половое размножение значительно повышает видовое разнообразие, что, с одной стороны, позволяет живым организмам лучше приспособиться к условиям окружающей среды, а с другой – значительно ускоряет эволюционный процесс.

Появление первых многоклеточных организмов произошло примерно 800 млн лет назад. Многоклеточный организм обладает развитыми органами и тканями, т. е. более дифференцирован по сравнению с одноклеточным. Первыми многоклеточными были губки, членистоногие и кишечнополостные.

В палеозое, 500 млн – 440 млн лет назад появляются первые крупные (10–11 м) плотоядные животные и первые небольшие по размерам (около 10 см) позвоночные. Примерно 410 млн лет назад живые организмы начинают завоевывать сушу. Наземные растения получили значительные преимущества перед водными, поскольку процессы фотосинтеза на суше протекают интенсивнее, чем в воде. Первые наземные растения – псилофиты – занимали промежуточное положение между наземными сосудистыми растениями и водорослями. Вслед за растениями на сушу перебрались и животные. Первые наземные животные напоминали современных скорпионов, они были двоякодышащими, т. е. приспособленными к дыханию и в воде, и на суше. От двоякодышащих существ впоследствии произошли сначала земноводные, а затем и сухопутные позвоночные животные. Первыми полностью приспособленными для жизни на суше животными организмами стали древние рептилии, которые по виду напоминали современных ящериц. Примерно в этот же период возникли и насекомые. Около 300 млн лет назад насекомые начинают летать и затем на протяжении почти 100 млн лет господствовали в воздухе.

В мезозое (230 млн – 67 млн лет назад) происходит дальнейшая эволюция животного и растительного мира. Постепенно у наземных растений формируется компактное тело, происходит его дифференциация на корень, стебель, листья, совершенствуются покровные ткани, развивается проводящая система, обеспечивающая растения водой и питательными веществами, изменяются способы размножения. Для целей размножения на суше больше подходят споры и семена, поэтому эволюционное преимущество получили те растения, которые размножались именно таким способом. Дальнейшая эволюция растительного мира связана с совершенствованием семян.

Животное царство также развивается. В начале мезозоя рептилии полностью завоевали сушу, поэтому мезозойскую эру часто называют эрой пресмыкающихся. Древние рептилии постепенно осваивают все новые и новые места обитания, и все более удаляются от воды. Постепенно в ходе эволюции возникали плавающие, летающие и передвигающиеся по суше, хищные и растительноядные рептилии. 195 млн – 137 млн лет назад от древних летающих пресмыкающихся произошли первые птицы, которые сочетали в себе признаки птиц и рептилий. 230 млн – 195 млн лет назад появились первые млекопитающие.

Кайнозой (67 млн лет назад – настоящее время) – время господства млекопитающих, птиц, насекомых и цветковых растений. В конце мезозойской эры произошло сильное похолодание, которое привело к гибели значительного числа видов растений и общему сокращению пространств, занятых растительностью. В этих условиях эволюционное преимущество получили покрытосеменные растения, у которых процесс размножения не только не зависит от наличия водной среды, но и возможен в новых климатических условиях. Покрытосеменные – цветковые – растения и сейчас составляют большую часть царства растений. Безусловно, в течение 67 млн лет кайнозойской эры не раз происходили изменения растительного царства, но цветковые растения по-прежнему сохраняют господство.

Похолодание в конце мезозойской эры и гибель многочисленных видов растений привели к вымиранию сначала растительноядных, а затем и питавшихся ими хищных динозавров. В условиях похолодания значительное эволюционное преимущество получили теплокровные животные – млекопитающие и птицы. На протяжении миллионов лет происходит появление новых видов живых существ, которые распространяются по поверхности Земли, занимая сушу, воздух и водную среду. Примерно 8 млн лет назад начали формироваться современные семейства млекопитающих. В этот же период появились разнообразные виды приматов и тем самым сложились предпосылки для начала антропогенеза. 2–3 млн лет назад началось очередное вымирание лесов. Одна из групп антропоидных обезьян постепенно стала осваивать новые огромные открытые пространства. Предположительно именно от этих обезьян произошли люди (6.3).

Сейчас жизнь на Земле представлена клеточными и до-клеточными организмами. Доклеточные живые организмы – вирусы и фаги. Клеточные организмы традиционно разделяют на четыре царства: микроорганизмы, грибы, растения и животные. Основными группами органической природы считаются растения и животные. В настоящее время царство растений представлено более чем 500 тыс. видов, царство животных – более 1,2 млн видов.

5.4. Сущность и основные признаки живых систем

В классической биологии соперничали две противоположные позиции, объяснявшие сущность живого принципиально различным образом, – редукционизм и витализм. Сторонники редукционизма считали, что все процессы жизнедеятельности организмов можно свести к совокупности определенных химических реакций. Термин «редукционизм» происходит от латинского слова reductio – отодвигать назад, возвращать. Идеи биологического редукционизма опирались на представления вульгарного механистического материализма, получившего наибольшее распространение в философии XVII–XVIII вв. Механистический материализм все процессы, происходящие в природе, объяснял с помощью законов классической механики. Адаптация механистической материалистической позиции к биологическому познанию привела к формированию биологического редукционизма. С точки зрения современного естествознания, редукционистское объяснение не может быть признано удовлетворительным, поскольку выхолащивает саму сущность живого. Тем не менее в биологии XVIII в. редукционизм получил широкое распространение.

Противоположностью редукционизма является витализм, сторонники которого объясняют специфику живых организмов присутствием в них особой жизненной силы. Термин «витализм» происходит от латинского слова vita – жизнь. Философской базой витализма является идеализм. Сторонники витализма использовали ограниченность редукционистской парадигмы как аргумент в пользу собственной правоты. Однако витализм не прояснял специфики и механизмов функционирования живого, сводя все отличия органического от неорганического к действию таинственной и непознаваемой «жизненной силы». Несмотря на то что витализм не объяснял сущности живого, в классической биологии было немало сторонников этой позиции.

Современная биология основными свойствами живого считает самостоятельный обмен веществ, раздражимость, подвижность, рост, способность к размножению и приспособляемость к среде. По совокупности этих свойств живое отличается от неживого. Биологические системыг – это целостные открытые системы, постоянно обменивающиеся с окружающей средой веществом, энергией и информацией и способные к самоорганизации. Живые системы активно реагируют на изменения окружающей среды, приспосабливаясь к новым условиям. Биологические системы способны к самовоспроизводству, а следовательно, к сохранению и передаче генетической информации последующим поколениям. Отдельные качества живого могут быть присущи и неорганическим системам, однако ни одна неорганическая система не обладает всей совокупностью перечисленных выше свойств.

Существуют переходные формы, которые объединяют в себе свойства живого и неживого, например вирусы. Слово «вирус» образовано от латинского virus – яд. Вирусы были открыты в 1892 г. русским ученым Д. Ивановским. С одной стороны, они состоят из белков и нуклеиновых кислот и способны к самовоспроизводству, т. е. имеют признаки живых организмов, но с другой стороны, вне чужого организма или клетки они не проявляют признаков живого – не имеют собственного обмена веществ, не реагируют на раздражители, не способны к росту и размножению. По своей структуре вирусы очень похожи на гены, исследования современной молекулярной биологии подтвердили это обстоятельство. В связи с этим даже обсуждается вопрос об эволюционной роли вирусов, которые иногда называют «взбесившимися генами» (5.6).

Все живые существа на Земле имеют одинаковый биохимический состав: 20 аминокислот, 5 азотистых оснований, глюкоза, жиры. Следует отметить, что современной органической химии известно более чем 100 аминокислот. По-видимому, такое небольшое число соединений, образующих все живое, является результатом отбора, который проходил на этапе предбиологической эволюции. Белки, из которых состоят живые системы, представляют собой высокомолекулярные органические соединения. В каждом конкретном белке порядок аминокислот всегда один и тот же.

Большинство белков выступает в качестве ферментов – катализаторов химических реакций, происходящих в живых системах.

5.5. Уровни организации живой природы

Жизнь на Земле представляет собой целостную систему, состоящую из различных уровней. Выделяют четыре основных уровня организации живой материи:

• молекулярно-генетический;

• онтогенетический;

• популяционно-видовой;

• биогеоценотический.

Единицей молекулярно-генетического уровня выступает ген – структурный элемент молекулы дНк, несущий наследственную информацию, передаваемую от поколения к поколению, а элементарным явлением – воспроизводство генетических кодов по принципу матрицы (5.6).

Единицей онтогенетического уровня организации живого выступает отдельная особь, а элементарным явлением – онтогенез. Биологическая особь может быть как одноклеточным, так и многоклеточным организмом, однако в любом случае она представляет собой целостную, самовоспроизводящуюся систему. Онтогенез – процесс индивидуального развития организма от рождения через последовательные морфологические, физиологические и биохимические изменения до смерти, процесс реализации наследственной информации. Термин «онтогенез» был введен в науку немецким биологом Э. Геккелем, который сформулировал закон о повторении в онтогенезе – индивидуальном развитии организма – основных этапов филогенеза – развития вида, к которому принадлежит данный организм. «Онтогения, – писал Э. Геккель, – является краткой и быстрой рекапитуляцией филогении, обусловленной физиологическими функциями наследственности (размножения) и приспособления (питания). Органический индивидуум повторяет в быстром и кратком ходе своего индивидуального развития самые важные из изменений форм, через которые прошли его предки в медленном и длительном ходе их палеонтологического развития согласно законам наследственности и приспособления». Эта закономерность называется основным биогенетическим законом. Единая теория онтогенеза пока не создана, поскольку не прояснены причины и факторы, определяющие индивидуальное развитие организма, и т. п. Сейчас можно говорить лишь о том, что онтогенез является следствием реализации сложной согласованной программы развертывания наследственных свойств организма.

Единица популяционно-видового уровня – популяция, а элементарное явление – направленное изменение ее генетического состава. Популяция – это совокупность особей одного вида, относительно изолированная от других групп этого же вида, занимающая определенную территорию, воспроизводящая себя на протяжении длительного времени и обладающая общим генетическим фондом. Популяция рассматривается как целостная открытая система, все элементы которой взаимодействуют друг с другом и с окружающей средой. Термин «популяция» был введен одним из основателей генетики В. Иогансеном. Популяции существуют на протяжении длительного времени и способны к самостоятельному эволюционному развитию, их рассматривают в качестве «атомов» эволюционного процесса. Изучением популяций занимается популяционная биология. Кроме того, популяции выступают объектом рассмотрения синтетической теории эволюции, в рамках которой дается объяснение эволюционных механизмов в живой природе (5.7).

Совокупность совместно обитающих и взаимодействующих между собой популяций растений, животных, грибов и микроорганизмов, населяющих определенную территорию, называется биоценозом. Биоценозы являются составным компонентом более сложной системы биогеоценоза. Биогеоценоз выступает единицей биогеоценотического уровня. Элементарное явление этого уровня – переходы биогеоценозов из одного состояния динамического равновесия в другое. Биогеоценозы иначе называют экологическими системами. Термин «биогеоценоз» был введен русским ученым В.Н. Сукачевым в 1940 г., а термин «экологическая система» – английским ботаником А. Тенсли в 1935 г.

Биогеоценоз – сложная динамическая система, представляющая собой совокупность биотических (популяции различных видов растений, животных и микроорганизмов) и абиотических (атмосфера, почва, вода, солнечная энергия) элементов, связанных между собой обменом вещества, энергии и информации. Биогеоценоз – целостная развивающаяся система, взаимодействия в которой описываются принципами прямых и обратных связей. Равновесие экологической системы поддерживается за счет внутренних сил самой этой системы. Поэтому о биогеоценозах говорят как об открытых системах, способных к самоорганизации в результате обмена энергией, веществом и информацией со средой, т. е. с другими биогеоценозами. Закономерности развития биогеоценозов можно описать в терминах синергетики (7.2).

Биогеоценоз – устойчивая система, которая может существовать на протяжении длительного времени. Равновесие в живой системе динамично, т. е. представляет собой постоянное движение вокруг определенной точки устойчивости. для стабильного функционирования живой системы необходимо наличие обратных связей между ее управляющей и исполняющей подсистемами. Такой способ поддержания динамического равновесия называют гомеостазом. Гомеостаз в живых системах можно рассматривать по аналогии с управляющими процессами в кибернетике (7.1).

Чем более многообразна экологическая система, чем больше число составляющих ее видов, тем она более жизнеспособна, устойчива во времени и пространстве. При благоприятных условиях экологические системы способны усложнять свою структурную организацию, повышая сопротивляемость разрушающим воздействиям. Но даже самые сложные и многообразные биогеоценозы не вечны. Внезапные резкие изменения внешних условий снижают устойчивость экологической системы и вызывают нарушение ее внутренней структуры. Выпадение даже одного из элементов биогеоценоза может повлечь за собой изменения в других и вызвать необратимое нарушение равновесия и распад экологической системы. Именно поэтому для нормальной жизнедеятельности биогеоценоза необходимо сохранение всех или подавляющего числа его элементов.

Нарушение динамического равновесия между различными элементами биогеоценоза, связанное с массовым размножением одних видов и сокращением или исчезновением других, приводящее к изменению качества окружающей среды, называют экологической катастрофой. Развитие экологических систем, не связанное с серьезным изменением окружающей среды, представляющее собой последовательную смену биологических сообществ, называется сукцессией.

В заключение следует отметить, что каждый уровень организации живого характеризуется собственными свойствами и закономерностями, а в целом вся иерархия живой природы позволяет представить ее как целостную самоорганизующуюся систему, находящуюся в постоянном взаимодействии с неорганической материей.

5.6. Генетика и молекулярная биология

Генетика – наука, изучающая механизмы наследственности и изменчивости в живой природе. Слово «генетика» происходит от греческого genesis – происхождение. Основы этой научной дисциплины были заложены австрийским ученым Г. Менделем, который открыл законы наследственности. Г. Мендель показал, что наследование признаков происходит дискретно. Ученый скрещивал гладкий и морщинистый сорта гороха, в результате в первом поколении он получал только гладкие семена, а во втором – четверть морщинистых семян. Анализируя эти экспериментальные данные, Г. Мендель пришел к выводу, что в зародышевую клетку поступает информация от обоих родителей, но в первом поколении проявляется только один, доминантный признак, а во втором – доминантные и рецессивные признаки распределяются в пропорции 3:1. Это явление было названо расщеплением признаков. Результаты экспериментов Г. Менделя опровергли тезис о том, что рецессивные признаки живого организма должны постепенно стираться в череде поколений. Открытые закономерности свидетельствовали: рецессивные мутации не исчезают бесследно, а сохраняются в генетическом фонде популяции и проявляются через поколение. Значение открытия Г. Менделя, сделанного еще в XIX в., было по достоинству оценено только в XX в., который не без основания называют веком генетики.

В 1900 г. законы наследственности были вновь открыты сразу тремя учеными – X. де Фризом (Голландия), К. Кор-ренсом (Германия) и Э. Чермаком (Австрия). Для объяснения выявленных в ходе экспериментов закономерностей X. де Фриз предложил теорию мутаций. Мутация – это внезапное изменение наследственных структур, вызванное естественным или искусственным путем. Термин «мутация» происходит от латинского mutatio – изменение. Как показали эксперименты, мутационный признак не исчезает, а постепенно накапливается в генофонде популяций, что является основой изменчивости в живой природе. Х. де Фриз предположил, что новые виды возникают именно в результате мутаций. Поначалу голландский ученый противопоставил мутации естественному отбору, заявив, что «значение отбора ограничено, эволюция идет путем резких скачков, мутаций». Однако позже Х. де Фриз согласился, что именно естественный отбор способствует закреплению полезных мутаций и, следовательно, процессу эволюции.

После открытия Х. де Фриза в течение 20–30 лет в генетике лавинообразно накапливался новый эмпирический материал и появлялись объясняющие его теоретические гипотезы. В 1920-е гг. А. Вейсманом, Т. Х. Морганом, А. Стер-тевантом, Г. дж. Меллером была разработана хромосомная теория наследственности, которая проясняла строение хромосом, порядок расположения генов – носителей наследственной информации, т. е. механизмы и причины мутационных изменений. Г. дж. Меллер, в частности, показал, что мутации могут вызываться рентгеновскими лучами, воздействием химических веществ, резкими изменениями температуры и т. п.

В 1940-е гг. была открыта нуклеиновая природа гена и выяснена роль нуклеиновых кислот в хранении и передаче наследственной информации. Этими исследованиями занималась школа американского генетика Т. Х. Моргана. На их основе возникла новая научная дисциплина – молекулярная биология, объединившая биохимию и генетику.

В 1944 г. американский биохимик О. Эвери и его команда установили, что носителем наследственной информации является ДНК, а в 1953 г. Ф. Крик и Д. Уотсон расшифровали ее структуру. Оказалось, что молекула дНк состоит из двух полинуклеиновых цепей, каждая из которых выступает в качестве матрицы для синтеза новых цепей. Выяснилось также, что именно свойство к самоудвоению молекул ДНК является основой механизма наследственности.

В последующие десятилетия учеными была установлена зависимость синтеза белков от состояния генов, осуществлен искусственный синтез гена, расшифрована аминокислотная последовательность многих белков и т. п. Ко второй половине XX в. в генетике был накоплен колоссальный эмпирический и теоретический материал. Наука вплотную приблизилась к разгадке одной из величайших тайн – самовоспроизводства живого. Выяснение молекулярных механизмов передачи генетической информации открыло совершенно новые возможности для практического применения этих знаний.

Воспроизводство всего живого определяется синтезом белков при помощи нуклеиновых кислот ДНК (дезоксири-бонуклеиновой) и РНК (рибонуклеиновой). Как уже говорилось, в образовании белков участвует 20 аминокислот из 100 известных современной органической химии. Носителями генетической информации являются молекулы ДНК, которые находятся в хромосомах ядер клеток. ДНК состоит из двух спаренных полинуклеотидных цепочек, закрученных в спираль. Звеньями молекулы ДНК выступают нуклеотиды. Нуклеотид – это соединение азотистого основания, сахара и остатка фосфорной кислоты. В состав молекулы ДНК может входить один из четырех типов нук-леотидов, специфика которых определяется азотистым основанием: аденин (А), тимин (Т), цитозин (С), гуанин (G). Молекулу ДНК можно представить в виде огромного текста, состоящего из последовательности четырех букв А, Т, С, G в разных сочетаниях. Подобная модель ДНК была предложена в 1953 г. американским биохимиком Дж. Уотсоном и английским биофизиком Ф. Криком. А в 1962 г. эти ученые и биофизик М. Уилкинс получили Нобелевскую премию за расшифровку генетического кода.

Цепочки ДНК соединены между собой водородными связями, причем аденин всегда связывается с тимином, а цито-зин с гуанином. Такая связь структурно соответствующих друг другу азотистых оснований называется принципом комплиментарности. Для кодирования одной аминокислоты требуется сочетание трех нуклеотидов. Участок молекулы ДНК, служащий матрицей для синтеза одного белка, называется геном. Изменение последовательности нуклеотидов в цепи ДНК приводит к мутациям.

Механизм воспроизводства живого представляет собой матричный синтез белков, который происходит в несколько этапов. Сначала разрываются водородные связи двойной молекулы ДНК и образуются одинарные цепи, выступающие в виде матрицы. Затем каждая из нитей по своей поверхности строит новую. Новые цепи пристраиваются к старым по принципу комплиментарности. В результате формируются две идентичные молекулы ДНК.

Существенную роль в процессе синтеза белков играют молекулы РНК. Молекула РНК представляет собой одноце-почечную нить, состоящую из нуклеотидов. В состав молекулы РНК также входят четыре азотистых основания: три из них – аденин, цитозин и гуанин – сходны с азотистыми основаниями, входящими в состав молекулы ДНК, а четвертое – урацил (U) – отличается. С молекулы ДНК генетический код переносится на молекулу информационной РНК, которая представляет собой копию части ДНК, т. е. одного или нескольких рядом расположенных генов. Синтез белка осуществляется в рибосомах на основе генетического кода информационной РНК. Аминокислоты, необходимые для синтеза белка, доставляются в рибосому с помощью транспортной РНК. Весь процесс синтеза белка занимает не более 6 мин. Механизм матричного синтеза белков представляет собой не простое копирование, а копирование с частичными изменениями, что делает возможным как наследование признаков, так и дискретные отклонения от исходного состояния.

Одной из важнейших и интереснейших задач, стоящих перед современной наукой, является расшифровка генома человека Геном– это совокупность генов, сосредоточенных в единичном наборе хромосом данного организма. В 1988 г. для решения этой задачи по инициативе Дж. Уотсона была создана международная организация «Геном человека». По разным оценкам в состав генома человека входит от 50 тыс. до 100 тыс. генов. Успех даже на первом этапе расшифровки (определение последовательности нуклеотидных пар) приведет к пониманию причин и механизмов различных наследственных, инфекционных и т. п. заболеваний и позволит выработать эффективные методы их лечения.

Новые возможности открывает генная инженерия. Генная инженерия, или технология рекомбинантных ДНК, сложилась в 1970-е гг. на основе синтеза методов молекулярной биологии и генетики. Генная инженерия – это раздел молекулярной биологии, в котором изучаются возможности целенаправленного конструирования новых биологических структур с заранее заданными свойствами за счет прямого вмешательства в генетический аппарат и комбинирования природного или созданного искусственно генетического материала.

В последнее время в генной инженерии исследуется целый комплекс вопросов, связанных с непостоянством генома. Оказалось, что в хромосомах и цитоплазме клетки существует целый ряд биохимических соединений, которые находятся в хаотичном состоянии и способны к взаимодействию со структурами нуклеиновых кислот другого организма. Эти биохимические соединения были названы плазмида-ми. Плазмиды способны включаться в клетку реципиента и активизироваться под действием определенных внешних факторов. Переход из латентного состояния в активное означает соединение генетического материала донора с генетическим материалом реципиента. Если полученная конструкция работоспособна, то начинается синтез белка. Понятно, что, используя данный механизм, можно изменить ДНК, запрограммировав ее на синтез определенных белков. На основе этой технологии в 1978 г. был синтезирован инсулин – белок, позволяющий бороться с диабетом.

Мигрирующие генетические элементы обнаруживают значительное сходство с вирусами. Открытие явления трансдук-ции генов, т. е. переноса генетической информации в клетки растений и животных с помощью вирусов, включающих в себя часть генов исходной клетки хозяина, дает основание предполагать, что вирусы и сходные с ними биохимические образования занимают особое место в эволюции. Некоторые ученые высказывают мнение, что мигрирующие биохимические соединения способны вызвать даже более серьезные изменения в геномах клеток, чем мутации. Если это предположение окажется верным, то придется существенно пересмотреть нынешние представления о механизмах эволюции. Сейчас выдвигаются гипотезы о значительной роли вирусов в смешении генетической информации различных популяций, возникновении скачков эволюционного процесса, одним словом, речь идет о важнейшей роли вирусов в эволюционном процессе.

Безусловно, генная инженерия дает ключ к решению многочисленных научных, медицинских и даже производственных проблем, стоящих перед человечеством, в частности созданию организмов с заранее заданными свойствами, лечению наследственных заболеваний путем «пересадки» отдельных генов (генная терапия), созданию безопасных вакцин и высокоэффективных лекарственных препаратов, объяснению иммуногенеза и канцерогенеза, что позволит человечеству бороться с заболеваниями, которые пока считаются неизлечимыми (онкологические заболевания, СПИД и т. п.). Кроме того, новые данные молекулярной биологии и возможности генной инженерии позволят значительно увеличить продолжительность жизни человека.

При этом развитие генной инженерии связано с опасностью, контуры и масштабы которой пока трудно оценить. Во-первых, могут быть созданы модифицированные организмы с нежелательными или неожиданными свойствами. Во-вторых, внедрение генных технологий уже привело к созданию многочисленных рекомбинантных микроорганизмов, распространение которых спровоцировало появление новых заболеваний. В-третьих, последствия генной терапии (непосредственного вмешательства в генотип человека), которая проводится уже на протяжении нескольких лет, также пока неизвестны. Ученые смогут с уверенностью говорить о том, как поведет себя введенный в клетку ген через 10–20 лет. В-четвертых, существует реальная опасность использования продуктов генной инженерии в военных целях. Именно поэтому любые теоретические исследования и особенно практические эксперименты в этой области требуют осмотрительности, серьезной подготовки и жесткой регламентации. Тем не менее Федерация европейских микробиологических обществ в Меморандуме 1996 г. заключила: «При осмотрительном применении генных технологий польза от них сильно перевесит риск отрицательных последствий; технологии конструирования рекомбинантных ДНК внесут существенный вклад в здравоохранение, в развитие устойчивого сельского хозяйства, в производство пищи, в очистку окружающей среды».

О практических возможностях современной биологической науки свидетельствуют также опыты с клонированием, результаты которых обнародованы в последние годы. Термин «клон» происходит от греческого klon – ветка, побег. Клонирование – это точное (на генетическом уровне) воспроизведение живого объекта в п-ом количестве копий. При клонировании гены донорской особи сохраняются и в полном объеме передаются рождающемуся потомству. В этом случае гены доноров-родителей и клонов-детей не просто схожи, как в случае полового размножения, а полностью идентичны.

Случаи естественного клонирования известны давно. Это, например, рождение однояйцовых близнецов, которые несут одинаковые наборы генов. Искусственное клонирование растений черенками, почками или клубнями не только известно, но и используется уже более 4 тыс. лет. Возможность искусственного клонирования животных появилась только в XX в. В 1950-е гг. американские ученые начали проводить эксперименты с клонированием эмбрионов амфибий, используя метод пересадки ядер эмбриональных клеток в лишенные ядер (энуклеированные) яйцеклетки. В 1970-е гг. начались опыты по клонированию мышей, которые, однако, оказались не слишком удачными – эмбрионы клонированных животных погибали на ранних стадиях.

Первые сведения об успешном клонировании животных появились еще в 1980-е гг. Это были эксперименты на кроликах, свиньях, коровах и овцах. В 1993–1995 гг. английский ученый Я. Уилмут и его группа, работавшая в Эдинбургском биологическом институте, методом клонирования получили пять ягнят (самок). Две клонированных особи погибли вскоре после рождения, третья – в возрасте 10 дней, а две оставшиеся достигли 8-9-месячного возраста. Эти эксперименты, однако, не произвели такой сенсации, как появление весной 1997 г. овечки Долли. Механизм клонирования Долли выглядел следующим образом. Из овец породы «шотландская черномордая» были выделены яйцеклетки, которые поместили в искусственную питательную среду. Затем из клеток удалили собственные ядра и «наполнили» их генетическим материалом клонируемой особи-донора. Для этой цели использовались клетки молочной железы шестилетней беременной овцы породы «финский дорсет». Затем зародыши культивировали в перевязанном яйцеводе овцы-реципиента. Фенотипически Долли оказалась полностью сходной с овцой породы «финский дорсет», которая выступала донором, и сильно отличалась от овцы-реципиента породы «шотландская черномордая».

После этого успеха некоторые ученые заговорили о том, что технология, результатом которой стало появление овечки Долли, потенциально может быть применима и к человеку. Эта информация вызвала бурную дискуссию, которая обнаружила, что в связи с возможностью клонирования человека возникают многочисленные этические и юридические вопросы. Дело в том, что из 277 опытов, проведенных с эмбрионами овцы, успешным оказался только один, а значит, клонирование человека по такой технологии не страхует от появления уродов, причем вероятность их конструирования составляет как минимум 276: 1. Один этот факт может служить основанием для моратория на эксперименты с клонированием человека, поскольку возможные отрицательные последствия таких опытов значительно превышают положительные.

Теоретически клонирование человека может иметь положительные стороны: решение проблемы бесплодия, создание банка запасных клеток и тканей и т. п. Но они минимальны на фоне огромного риска получения негативных результатов, которые могут нанести колоссальный урон здоровью, благополучию и безопасности людей. Клонирование человека, безусловно, открывает огромные возможности, которые даже трудно представить в полном объеме, но ставит и новые вопросы, поиск ответов на которые требует философского осмысления и в некоторых случаях даже политической воли. Интуитивные решения в сфере клонирования человека оказываются недостаточными, поскольку от содержания ответов напрямую зависит эволюционное будущее человечества.

В этой ситуации большинство ученых и политиков говорят о необходимости ввести запреты на эксперименты по клонированию человека. Так, в октябре 1997 г., практически сразу после обнародования результатов по клонированию овечки Долли, Федерация научных обществ экспериментальных биологов США объявила пятилетний мораторий на эксперименты по клонированию человека. Клонирование людей законодательно запрещено в Великобритании, США и России. Однако при этом в апреле 2002 г. информационные агентства мира сообщили, что первых клонированных человеческих существ могут родить две женщины в бывшем СССР и одна гражданка неназванной исламской страны, которые беременны клонами на шестой-девятой неделе.

Эти сведения были получены от итальянского специалиста по искусственному оплодотворению С. Антинори. Этот факт, даже если он не подтвердится, свидетельствует, что борьба сторонников и противников клонирования человека продолжается.

5.7. Синтетическая теория эволюции

Трудности, с которыми столкнулась классическая теория эволюции, в частности при объяснении явления наследственности, были преодолены путем синтеза эволюционной теории Ч. Дарвина и генетики Г. Менделя. В результате в 1930-е гг. была создана синтетическая теория эволюции, ставшая не только ядром популяционной генетики, но и позволившая сформировать единую систему всего современного биологического знания. Создание синтетической теории эволюции связывают с именами С. Четверикова, Р. Фишера, С. Райта, Дж. Холдейна, Н. Дубинина.

В отличие от классической эволюционной концепции Ч. Дарвина, рассматривающей в качестве единицы эволюции вид, синтетическая теория эволюции утверждает, что элементарной эволюционной структурой выступает популяция (5.5). Именно популяция обладает теми свойствами самоорганизующейся целостной системы, которые необходимы для наследственных изменений. Устойчивое изменение генотипа популяции рассматривается в качестве элементарного явления эволюционного процесса. «Единицей» наследственности выступает ген – участок молекулы ДНК, отвечающий за развитие определенных признаков организма. Основным механизмом эволюционного процесса является отбор организмов с полезными, выгодными для приспособления к среде мутациями.

Наследственные изменения происходят под действием ряда эволюционных факторов, среди которых основными являются:

• мутационный процесс – мутационные изменения, поставляющие материал для эволюции;

• популяционные волны – колебания численности популяции вокруг некоторого среднего уровня;

• изоляция – обособление популяции для закрепления нового признака;

• естественный отбор – ведущий фактор эволюции – выживание наиболее приспособленных особей и рождение ими здорового потомства.

Неосновными эволюционными факторами считаются частота смены поколений в популяциях, темпы мутационных процессов и их характер и т. п. Все эволюционные факторы действуют как в комплексе, так и по отдельности, вызывая изменение генетического состава популяции.

Мутации – это изменения наследственных свойств организмов внутри популяции, возникающие естественным или искусственным путем и поставляющие основной материал для эволюции. Факторы, вызывающие мутации, называются мутагенами. Мутагенами выступают температурный режим, действие отравляющих веществ, радиации, особенности питания и т. п. Современная молекулярная биология к числу наиболее опасных мутагенов относит вирусы (5.6). Мутации появляются случайно, большинство из них либо нейтральны, либо вредны. Вредные мутации часто вызывают гибель организма, причем, как правило, на достаточно ранних этапах онтогенеза. Вредные мутации, которые не привели к летальному исходу, элиминируются в ходе естественного отбора. Благоприятные мутации крайне редки, но именно они дают организму эволюционное преимущество. Появление полезной мутации позволяет живому организму лучше приспособиться к окружающей среде, более успешно вести борьбу за существование, оставлять жизнеспособное и многочисленное потомство. Поэтому случайные благоприятные изменения постепенно накапливаются в популяции, закрепляются в ряде поколений и способствуют эволюции вида.

Волны численности, которые иногда называют «волнами жизни», определяют колебания численности популяции вокруг некоторой средней величины. Современные исследования показали, что наиболее благоприятны для появления новых свойств и возникновения новых видов популяции среднего размера. В слишком многочисленных популяциях наследственным изменениям труднее появиться. В слишком малочисленных популяциях появление новых признаков зависит от случайных процессов, которые могут резко изменить количество и без того редко встречающихся благоприятных мутаций.

Изоляция – еще один фактор эволюционного процесса, необходимый для того, чтобы популяция не могла скрещиваться с другими группами организмов и обмениваться с ними генетической информацией. Обособление популяции позволяет закрепить дифференциацию ее генофонда. На необходимость обособления для образования новых видов организмов указывал еще Ч. Дарвин в классической эволюционной теории (2.5), однако он не смог дать объяснения этому явлению.

Целесообразность в живой природе является следствием естественного отбора, который выступает движущей силой и ведущим фактором эволюции. Естественный отбор – следствие взаимодействия популяции с окружающей средой. Отбор действует на всех этапах развития живого организма, ему подвергаются все без исключения свойства. В классической эволюционной теории естественный отбор определялся как процесс выживания наиболее приспособленных организмов. Современная эволюционная биология делает акцент на другой стороне этого явления. Естественный отбор теперь понимается как устранение от размножения тех особей, которые менее приспособлены к условиям окружающей среды. В связи с этим английский биолог Дж. Хаксли предложил термин «уничтожение неприспособленных», который, с его точки зрения, точнее характеризует механизм естественного отбора.

Перечисленные выше факторы эволюции действуют как на микро-, так и на макроэволюционном уровне. Различие понятий микро– и макроэволюции – еще одно научное достижение, которое стало возможным благодаря синтетической теории эволюции. Сами термины были введены в научный обиход в 1927 г. русским генетиком Ю.А. Филип-ченко. Микроэволюция – это совокупность эволюционных изменений в рамках популяций за сравнительно небольшой период времени, приводящих к возникновению новых видов живых организмов. Макроэволюция – совокупность эволюционных преобразований на протяжении длительного периода времени, приводящих к возникновению новых надвидовых форм организации живого.

5.8. Экология и учение о биосфере

Совокупность всех биогеоценозов на поверхности Земли, связанных обменом вещества, энергии и информации, называется биосферой. Биосфера – это целостная самоорганизующаяся система, состоящая из различных компонентов (экологических систем, биоценозов, популяций, организмов и т. п.), которые в свою очередь могут рассматриваться как самостоятельные самоорганизующиеся системы. Биосфера охватывает часть атмосферы, гидросферу, верхнюю часть литосферы. Верхняя граница биосферы располагается примерно в 30 км над поверхностью Земли, нижняя – до 10 м в земной коре. При этом некоторые живые организмы обнаружены на глубине до 11 км. Температурные интервалы, в которых может существовать жизнь, также ограничены: от -2520до +180оС. Живые существа на поверхности Земли защищены от ультрафиолетовых лучей озоновым слоем. Биосферу рассматривают как единую систему, в которой масса живого вещества, несмотря на все изменения и переходы из одного состояния в другое, сохраняется на одном уровне. Структура, состав и энергия биосферы определяются прошлой и настоящей деятельностью всех живых организмов, в том числе и человека. В современном представлении о биосфере подчеркиваются взаимозависимость и взаимовлияние живой и неживой природы; биосфера – это живые организмы и среда их обитания. Качественные преобразования биосферы уже не раз случались на протяжении геологической и биологической эволюции, что сопровождалось исчезновением одних биологических видов и появлением других.

Термин «биосфера» был впервые использован в 1875 г. австрийским ученым Э. Зюссом, который понимал под биосферой «совокупность организмов, ограниченную в пространстве и времени и обитающую на поверхности Земли». Таким образом, первоначально понятием «биосфера» обозначалась совокупность только живых организмов. Связь живой и неживой природы трактовалась односторонне: отмечалась зависимость живых организмов от химических, физических, геологических и т. п. факторов, однако обратное воздействие оставалось вне поля зрения ученых. Изменил представление о биосфере русский ученый и философ В.И. Вернадский.

Центральной идеей В.И. Вернадского стало представление о живом веществе – совокупности всех живых организмов на планете. В процессе жизнедеятельности организмы получают из окружающей среды необходимые химические вещества, а после смерти они возвращают их обратно, таким образом, живое и неживое находятся в постоянном взаимодействии. В.И. Вернадский подчеркивает активное влияние живых организмов на косную материю. По его мнению, живое вещество составляет незначительную по объему и весу часть биосферы, однако оно является ее определяющим компонентом. Живые организмы – та геохимическая сила, которая играет ведущую роль в формировании облика нашей планеты.

В ходе геологической эволюции воздействие живого вещества на косное только возрастает, что выражается, как пишет В.И. Вернадский, «в непрерывном биогенном токе атомов из живого вещества в косное вещество биосферы и обратно». Русский ученый подчеркивал целостность и гармоничность биосферы: «Можно говорить о всей жизни, о всем живом веществе как о едином целом в механизме биосферы^ все учитывается и все приспособляется с той же точностью, с той же механичностью и с тем же подчинением мере и гармонии, какую мы видим в стройных движениях небесных светил и начинаем видеть в системах атомов вещества и атомов энергии».

Человечество наряду с растениями и животными является частью живого вещества. Однако в отличие от других элементов биосферы человечество оказывает интенсивное влияние не только на неживую материю, но и на само живое вещество, создавая новые виды растений и животных. С появлением на нашей планете одаренного разумом живого существа, писал В.И. Вернадский, планета вступает в качественно новую стадию своей истории. Ступень развития биосферы, связанная с появлением человека, называется ноосферой. Слово «ноосфера» происходит от греческого noos – разум. Понятие ноосферы введено французским ученым Э. Леруа в 1927 г. Ноосфера – это сфера разума, сфера взаимодействия человека и природы, в которой главным фактором эволюции выступает разумная деятельность.

Учение В.И. Вернадского о ноосфере, которое создавалось в 1930-е гг., не сложилось в законченную теорию, более того, русский ученый даже само понятие ноосферы употреблял в разных смыслах. В его понимании, ноосфера – это: новое геологическое явление, суть которого заключается в возможности человека преобразовывать Землю своим трудом и мыслью;

• область проявления научной мысли: «эволюционный процесс получает особое геологическое значение благодаря тому, что он создал новую геологическую силу – научную мысль социального человечества»;

• главный фактор преобразования и дальнейшей эволюции биосферы: «человек своей деятельностью создает новую живую природу».

Последнее определение приобрело новый смысл и особую актуальность спустя десятилетия – после возникновения молекулярной биологии, развития генной инженерии, опытов с клонированием и т. п.

Концепцию ноосферы развивал и русский ученый А.Л. Чижевский. По его мнению, ноосфера – это не только земное, но и космическое явление, а человек как частица ноосферы – космическое существо. Ноосфера представляет собой единство живого, разумного и космического. Для доказательства этой идеи А.Л. Чижевский использовал данные собственных наблюдений. Обобщив огромный фактический материал, он обратил внимание на определенную синхронность между солнечной активностью – образованием солнечных пятен – и боевыми действиями на фронтах Первой мировой войны. А.Л. Чижевский выдвинул идею космических ритмов, от которых зависят не только биологические, но и социальные процессы на Земле. Согласно подсчетам, которые произвел русский ученый, в период минимальной солнечной активности происходит до 5 % всех значительных социальных действий, а в период максимальной – до 60 %. Спустя десятилетия идеи А.Л. Чижевского по-прежнему актуальны, более того, они служат основанием для теоретических и практических исследований в биологии и медицине.

Концепция ноосферы получила развитие в работах французского ученого и философа П. Тейяр де Шардена. По его мнению, ноосфера – одна из стадий эволюции мира, на которой проявляется «целеустремленное сознание». «Целеустремленное сознание» – это разум и воля человека, действие которых позволяет постепенно сгладить противоречия между человеком и природой и контролировать направление будущей эволюции планеты. Как пишет Тейяр де Шарден, возникновение разума означает «трансформацию, затрагивающую состояние всей планеты».

В контексте современной философской мысли концепции ноосферы носят умозрительный характер. Некоторые положения ноосферных теорий откровенно утопичны, поскольку редуцируют человека только к одному, хотя и существенному, модусу – разумному.

Развитие концепции биосферы привело к созданию новой науки экологии. Слово «экология» происходит от греческих oikos – местопребывание, жилище и logos – учение. Буквальный смысл термина «экология» – учение о жилище, учение о доме. Экология – наука, изучающая взаимодействие живых организмов друг с другом и со средой обитания, т. е. всю совокупность связей и взаимодействий в биосфере и способы сохранения равновесия в этой системе. Термин «экология» введен в 1866 г. немецким биологом Э. Геккелем.

В качестве научной дисциплины экология сложилась еще в начале XX в. – в 1913 г. в Швейцарии прошло первое международное совещание по вопросам охраны окружающей среды. Однако всерьез об экологической угрозе задумались только в 1970-е гг. Первыми заговорили об экологической проблеме участники Римского клуба, которые в 1968 г. собрались для обсуждения глобальных проблем, стоящих перед человечеством. В 1972 г. состоялась первая конференция ООН, посвященная проблемам окружающей среды, на которой был признан факт глобального экологического кризиса. После этого не только специалисты, но и широкая общественность стали говорить об экологической угрозе, что в свою очередь повлекло изменение статуса экологической науки и ее стремительное развитие. Из несамостоятельной дисциплины в рамках биологии экология превратилась в комплекс междисциплинарных исследований с ярко выраженной мировоззренческой составляющей. Экология вышла за пределы не только биологии, но и в целом естествознания. Внутри экологической науки существует множество разделов, которые могут рассматриваться как вполне самостоятельные направления исследований: глобальная экология, социальная, медицинская, историческая, этическая, промышленная и т. п. Идеи и принципы этой науки имеют мировоззренческий характер, поэтому экология связана не только с науками о человека и культуре, но и с философией. Столь серьезные изменения позволяют говорить о том, что, несмотря на столетнюю историю, экология еще очень молодая наука. Способы решения экологической и вытекающих из нее демографической и медико-биологической проблем являются центральной темой экологии.

В ходе эволюции человек от первоначального потребления природных богатств перешел к активному вмешательству в живую природу и ее преобразованию. Он создал искусственную среду обитания: предметы материальной и духовной культуры, искусственные экологические системы, технику и т. п. На данный момент человечество уже уничтожило около 70 % естественных экологических систем. Понятно, что такая активная деятельность существенно влияет на характер процессов в биосфере: рост искусственной среды приводит к разрушению естественной. Живая природа не остается пассивной. Ответная реакция подчас трудно поддается прогнозированию.

Понятно, что человек не может отказаться от своей деятельности, которая составляет основу его существования, т. е. он и дальше неизбежно будет влиять на процессы, происходящие в биосфере. Поэтому экологи говорят о необходимости гармонизации отношений био-, ноо– и техносфер. Однако воздействие на природу не может оставаться стихийным и бесконтрольным, иначе человечество погибнет как биологический вид. Освобождаясь от природы, человек парадоксальным образом оказывается все более тесно с ней связанным. Нарастание экологических проблем подталкивает к осознанию этого обстоятельства.

Одним из частных аспектов экологической проблемы является парниковый эффект. Возникновение этого эффекта связано с использованием ископаемых видов топлива: угля, нефти, газа, которые уже длительное время были исключены из круговорота веществ. Сжигание ископаемого топлива приводит к тому, что ежегодно в атмосферу выбрасывается до 20 млрд т углекислого газа. Промышленные выбросы углекислоты уже не компенсируются процессами фотосинтеза, в ходе которых вырабатывается кислород. Углекислый газ существенно влияет на тепловой баланс нашей планеты, поскольку углекислота пропускает солнечный свет, идущий к Земле, но поглощает инфракрасное излучение, идущее в обратном направлении. Следствием парникового эффекта становится глобальное потепление климата. Глобальное повышение температуры ведет к таянию полярного и материкового льдов и повышению уровня мирового океана. Остроту данной проблеме придает то обстоятельство, что для изменения газового состава земной атмосферы и ее возвращения к нормальному состоянию понадобятся даже не десятки, а сотни лет. В ООН уже рассматривался вопрос о введении налога на выбросы углекислого газа в атмосферу – так называемый экологический налог – для того чтобы использовать полученные финансовые ресурсы на восстановление лесов.

Другой составляющей глобального экологического кризиса является разрушение озонового слоя. Озон содержится в стратосфере (от 10 до 50 км над уровнем моря) и выполняет функцию естественного фильтра, поглощающего губительные для жизни ультрафиолетовые лучи. Разрушение озонового слоя является следствием загрязнения стратосферы, в которой опасные вещества достаточно быстро перемещаются вдоль поверхности Земли, распространяясь на большие расстояния.

Значительную экологическую опасность представляют также кислотные соединения, выбрасываемые в атмосферу вместе с газами автомобильного транспорта, дымом теплоэлектростанций и т. п. Результатом кислотного загрязнения атмосферы становятся кислотные осадки, которые в свою очередь загрязняют почву и водоемы.

В последние годы все острее стоит вопрос захоронения радиоактивных отходов, что также является частью глобальной экологической проблемы. Механизмы миграции радиоактивных веществ в почве еще слабо изучены, поэтому надежность захоронения радиоактивных отходов под землей (именно эта технология считается самой «чистой») не абсолютна.

В плане конкретных, относительно быстрых решений для выхода человечества из экологического тупика предлагается форсирование научных исследований по поиску альтернативных источников энергии. В качестве альтернативных видов энергии рассматриваются солнечная, ветровая, термоядерная и атомная. Безусловно, использование новых видов энергии не решает все экологические проблемы человечества. Так, после катастрофы на Чернобыльской АЭС в апреле 1986 года стали очевидны опасности, связанные с выработкой и использованием атомной энергии. Использование солнечной и ветровой энергии не снимает с повестки дня вопрос об изменении теплового баланса Земли. Что касается энергии термоядерного синтеза, перспектива использования которой выглядит весьма заманчиво, то об этом сейчас говорится скорее гипотетически. Существует целый ряд теоретических и практических проблем, связанных с созданием условий, необходимых для проведения управляемой реакции термоядерного синтеза.

Другой составляющей решения экологической проблемы является создание безотходных технологий и замкнутых циклов использования веществ. Кроме того, ведутся поиски способов утилизации отходов с помощью биотермического обезвреживания или нейтрализации с участием разнообразных групп живых организмов.

Обострение глобальных проблем вынуждает человечество искать новые способы взаимодействия с миром. Современные философы и футурологи говорят о необходимости изменения путей развития цивилизации. Во всех прогнозах главный враг человечества – он сам. Преодоление глобальных проблем, в том числе и экологической, связано с трансформацией ценностных установок, поиском новых мировоззренческих ориентиров, формированием иного типа массового сознания. В современной философии и науке идет поиск новых принципов взаимодействия человека с окружающей средой.

Тема 6. ОБРАЗ ЧЕЛОВЕКА В СОВРЕМЕННОЙ НАУКЕ

6.1. Человек как предмет естествознания

Человек – предмет изучения как наук о природе (естествознания), так и наук о духе (гуманитарного и социального познания). Между естественным и гуманитарным знанием ведется непрерывный диалог по проблеме человека, обмен информацией, теоретическими моделями, методами и т. п.

Центральное место в комплексе естественно-научных дисциплин о человеке занимает антропология, основной предмет ее изучения – антропосоциогенез, т. е. происхождение человека и общества (6.2, 6.3). Для решения собственных задач антропология привлекает данные эмбриологии, приматологии, геологии и археологии, этнографии, лингвистики и др.

Соотношение биологического, психологического и социального в человеке, а также биологические основы социальной деятельности рассматриваются социобиологией и этологией (6.8).

Изучение психики человека, соотношения сознательного и бессознательного, особенностей психического функционирования и т. п. – область психологии, внутри которой существует множество самостоятельных направлений и школ (6.4, 6.5).

Проблема соотношения сознания и мозга, которая также выступает одной из тем естественно-научного изучения человека, находится на стыке психологии, нейрофизиологии и философии (7.7).

Человек как часть живой природы, характер его взаимодействий с биосферой – предмет рассмотрения экологии и близких к ней дисциплин (5.8).

Таким образом, можно определенно утверждать, что проблема человека имеет междисциплинарный характер, а современный естественно-научный взгляд на человека представляет собой комплексное и многоаспектное знание, получаемое в рамках различных дисциплин. Целостный взгляд на человека, его сущность и природу невозможен также без привлечения данных гуманитарного и социального познания и философии.

6.2. Возникновение научной антропологии

Антропология – наука о происхождении и эволюции человека. Термин «антропология» происходит от греч. antropos – человек и logos – учение. Антропогенез – эволюционный процесс формирования человека. Современная антропология рассматривает антропогенез как продолжение биогенеза. Основными вопросами антропологии являются вопросы о месте и времени появления человека, основных этапах его эволюции, движущих силах и факторах, соотношении антропогенеза и социогенеза.

Первоначальные представления о происхождении человека и общества отражены уже в древних мифологиях: чудесное рождение различных поколений богов, а затем и людей составляет канву мифологических текстов. Позже появились различные версии религиозно-креационистского взгляда на происхождение человека. Так, например, в христианстве считается, что первый человек, Адам, был создан Богом из праха, а первая женщина, Ева, – из ребра Адама. Независимо от конкретной версии (христианство, иудаизм, ислам и т. д.) сущность религиозного ответа на вопрос о происхождении человека остается единой: человек есть творение Бога, а конкретные процессы, сопровождавшие и составлявшие творческий божественный акт, – тайна.

Уже в античной философии появляется идея естественного происхождения человека. В учениях греческих философов Анаксимандра (VII–VI вв. до н. э.), Эмпедокла (V в. до н. э.), Анаксагора (V в. до н. э.), Демокрита (V в. до н. э.), римского поэта и философа Тита Лукреция Кара (I в. до н. э.) возникновение человека объясняется без апелляции к сверхъестественным силам и сущностям.

Однако античные представления о происхождении человека носили натурфилософский, умозрительный, а порой и просто фантастический характер, будучи не столько результатом обобщения объективных данных, сколько порождением изощренного воображения древних философов.

Начало научной антропологии относят к середине XVIII в. Так, К. Линней в своей классификации видов растений и животных не просто отнес человека к животному миру, но и поместил его рядом с человекообразными обезьянами. Следующий этап становления научной антропологии связан с идеями Ж. Ламарка, который предположил, что человек произошел от древней человекообразной обезьяны, в силу перемены климатических условий перешедшей к наземному образу жизни и прямохождению. Прямохождение способствовало изменению строения позвоночника, мускулатуры, кисти, челюстей, головного мозга и т. д. Ж. Ламарк предложил целый спектр верных и интересных идей, но не нашел им убедительных эмпирических подтверждений. Однако это не вина или упущение Ж. Ламарка – в конце XVIII – начале XIX в. таких данных просто не было.

До середины XIX в. в антропологии ведущие позиции по-прежнему занимала креационистская концепция. Систематическое опровержение креационизма началось в середине XIX в. В 40-50-е гг. французский археолог Б. Де Перт, основываясь на находках грубо обработанных каменных орудий, доказывал, что человек появился значительно раньше, чем предполагают библейские тексты. В 1871 г. Ч. Дарвин в работе «Происхождение человека и половой отбор» выдвинул идею животного происхождения человека от обезьяноподобного предка и утверждал, что современные человекообразные обезьяны представляют собой боковые ветви антропогенеза. К этому времени уже были найдены фрагменты скелетов древних предков человека, которые послужили эмпирическим материалом, подтверждающим гипотезу Ч. Дарвина: в 1848 г. на скале Гибралтар в Испании был найден череп, в 1856 г. фрагменты черепа обнаружены в Неандертале во Франции, а в 1866 г. также во Франции в Ла Нолетте найдена челюсть.

Особенности этих костных остатков свидетельствовали о существовании древних людей, строение которых имело сходные признаки как с современным человеком, так и с человекообразными обезьянами. Данные сравнительной анатомии, физиологии, паразитологии, эмбриологии, психологии уже в XIX в. позволили сделать вывод об очевидном сходстве телесного строения, строения зубов человека и человекообразных обезьян. Кроме того, Ч. Дарвин обратил внимание на то, что человек и высшие обезьяны имеют одинаковые группы крови и болеют одинаковыми инфекционными заболеваниями (позже, уже в XX в., были получены данные о родстве белковых структур и ДНК человека и высших приматов). Все эти факты позволили Ч. Дарвину сделать вывод о существовании общего для человека и человекообразных обезьян предка – обезьяноподобного существа, которое жило в эпоху неогена. Ч. Дарвин и его последователи, Т. Хаксли и Э. Геккель, стали основоположниками си-миалъной теории происхождения человека (от лат. simia – обезьяна). На данный момент симиальная гипотеза является общепринятой.

В антропологии существует также тарзиальная гипотеза происхождения человека от древнего долгопята, предложенная английским антропологом Ф. В. Джонсом. Эта концепция не имеет значительного числа сторонников, сразу же после выдвижения в 1916 г. она б^1ла подвергнута критике и фактически опровергнута. Во второй половине XX в. биохимические и молекулярные исследования еще раз подтвердили, что по составу белков долгопяты очень далеки от человека, тогда как человекообразные обезьяны обнаруживают значительное сходство.

Современные палеонтологические находки, а также данные молекулярной биологии позволяют установить, что у человека и современных шимпанзе 91 % сходных генов, у человека и гиббона – 76 %, у человека и макаки-резус – 66 %. В генетическом смысле шимпанзе считается наиболее близкой к человеку современной человекообразной обезьяной. С другой стороны, исследование морфологических признаков свидетельствует, что больше всего сходства у человека и гориллы – 385, далее идут шимпанзе – 369, орангутанг– 359 и гиббон– 117. Считается, что линия гиббона отделилась от линии гоминид, ведущей к человеку, 18–22 млн лет назад, линия орангутанга– 13–16 млн лет назад, гориллы – 8-10 млн лет назад, а шимпанзе 5–8 млн лет назад. Современные человекообразные обезьяны – гиббон, горилла, орангутанг и шимпанзе – представляют собой боковые ветви антропогенеза и также произошли от обезьяноподобных существ эпохи неогена. Человекообразные обезьяны более сходны с человеком, чем с низшими обезьянами, однако, поскольку предки у низших и высших обезьян были общие, между ними все же обнаруживается сходство, тогда как при сравнении низших обезьян с человеком сходство отсутствует.

Тот вид обезьян, от которого произошел человек, обладал большим по сравнению с другими видами объемом головного мозга, более короткими передними конечностями и более длинными задними. По-видимому, этот вид обезьян передвигался как по земле, так и по деревьям (брахиация). Однако передвижение по земле преобладало над брахиацией. Считается, что предки человека питались как растительной, так и животной пищей. Древние человекообразные обезьяны жили небольшими стадами, которые достаточно быстро передвигались по открытым пространствам африканской саванны. Способность к быстрому освоению окружающей среды, цепкие конечности, способные к манипуляциям с различными предметами, привели к развитию нервной системы и достаточно большого и дифференцированного головного мозга. Эти биологические предпосылки впоследствии стали важнейшими факторами возникновения сознания и языка.

Прародиной человечества считается Восточная Африка. Именно в ее экваториальной части сложились наиболее подходящие условия для возникновения человека: теплый и влажный климат, разнообразный ландшафт, многообразный растительный и животный мир и т. п. Кроме того, в Восточной Африке на поверхность Земли выходят урановые породы, что создает повышенный радиационный фон. По-видимому, воздействие радиации могло стать причиной, вызвавшей мутации в популяции древних обезьян, что со временем, под действием естественного отбора привело к появлению человека. Ранние гоминиды населяли влажные тропические леса, а затем вышли из них на открытые пространства. Значительное похолодание, которое привело к исчезновению тропических лесов, предоставило эволюционное преимущество именно прямоходящим саванным обезьянам. Некоторые антропологи предлагают концепцию происхождения человека от прибрежных обезьян, обитавших по берегам рек и пресных водоемов в полусаванной гористой местности, однако эта точка зрения не является общепринятой.

Существует две гипотезы происхождения человеческих рас: моногенетическая (моногенизм) и полигенетическая (полигенизм). Согласно моногенетической гипотезе, человеческие расы произошли от единого предка и начали формироваться на этапе Homo sapiens sapiens, т. е. человека разумного. Полигенетическая гипотеза, напротив, утверждает, что человеческие расы произошли от разных, никак не связанных друг с другом видов древних обезьян, живших на разных материках. Следствием полигенетической гипотезы является утверждение, что современное человечество представляет собой несколько различных видов. Гипотеза полиге-неза не подтверждается эмпирически, да и теоретически выглядит не слишком убедительно. Главным аргументом против является тот факт, что различные человеческие расы смешиваются друг с другом и оставляют здоровое, жизнеспособное потомство. Но общеизвестно, что при скрещивании животных разных видов здоровое потомство, в свою очередь способное к размножению, не рождается. Другим аргументом против является отсутствие принципиальных различий в строении головного мозга, скелета, свойствах крови и т. д. между представителями разных человеческих рас. Различия в цвете кожи, разрезе глаз, структуре волос и т. п. не являются существенными. Таким образом, моногенетическая гипотеза имеет значительные преимущества перед полигенетической.

Существует и компромиссная теория, которая стремится обьединить полигенизм и моногенизм. Согласно этой концепции современный человек появился в одном месте – в Африке, но его скрещивание с более древними формами го-минид привело к возникновению нескольких рас. Следует отметить, что компромиссная теория происхождения рас имеет ничтожное число сторонников.

Как уже говорилось, антропогенез рассматривается как продолжение биогенеза, поэтому антропология изучает абиотические, биотические и социальные факторы возникновения и эволюции человека Абиотические предпосылки антропогенеза – геологические процессы, географические и физико-химические факторы и т. п., о них мы говорили в теме 5, посвященной биогенезу. Биотические предпосылки антропогенеза рассматриваются синтетической теорией эволюции (5.7). Мутации, волны численности, изоляция, естественный отбор и другие факторы определяют процессы микро– и макроэволюции, в результате которых формируются новые виды животных и в конце концов возникают древние антропоидные обезьяны, от которых предположительно 2–3 млн лет назад произошли люди.

Основные предпосылки, обеспечившие переход от обезьяны к человеку, – прямохождение, развитие руки и развитие мозга – называются гоминидной триадой. Предполагается, что способность к двуногому передвижению сформировалась у некоторых древних обезьян еще 23–27 млн лет назад. По мнению Ч. Дарвина, прямохождение стало следствием вынужденного изменения характера питания. Очередное похолодание привело к исчезновению пышных тропических лесов и вынудило древних обезьян искать новые способы добывания пищи. Некоторые виды ископаемых приматов, верхние конечности которых были несколько короче, а нижние длиннее, чем у других видов, стали спускаться с деревьев на землю и проводить здесь значительную часть времени. Различие функций передних и задних конечностей древних обезьян определилось еще в период древесного образа жизни, переход к наземному образу жизни и прямохождение дополнительно способствовали углублению функциональной дифференциации: стопы все более выполняли опорную функцию, а кисти – хватательную.

Освобождение передних конечностей способствовало тому, что древние обезьяны стали использовать различные подручные предметы (палки, камни, кости и т. п.) в целях самозащиты или добывания пищи. Разнообразные и все усложняющиеся манипуляции с предметами развивали и трансформировали кисть, большой палец постепенно удлинялся и все больше противопоставлялся другим пальцам руки. Повышение чувствительности кисти в свою очередь позволяло древним предкам человека совершать все более и более сложные манипуляции с предметами.

Следствием развития кисти и усложнения действий, производимых с ее помощью, стало увеличение объема и усложнение структуры головного мозга. Изменение мозга, с одной стороны, способствовало совершенствованию тела древних гоминид, а с другой – стало материальной основой усложнения и развития психики.

Прямохождение также сыграло немаловажную роль в развитии психики, поскольку двуногое передвижение требовало совершенно иной координации движений, чем брахиация. Изменение положения головы при двуногом передвижении способствовало расширению поля зрения и возрастанию роли зрительной информации в процессе ориентации, что также имело следствием развитие и усложнение психики.

Уже Ч. Дарвин, обьясняя, каким образом происходило превращение древней человекообразной обезьяны в человека, обращал внимание не только на биологические, но и на социальные факторы. Например, Ч. Дарвин говорил о важной роли, которую сыграл стадный образ жизни в эволюции человека. «У строго общественных животных, – писал он, – естественный отбор действует иногда на отдельные особи путем сохранения тех изменений, которые выгодны для сообщества». Ч. Дарвин обратил внимание на то влияние, которое общественный образ жизни оказывает на формирование моральных норм, позволявших выжить первобытному стаду. «Очевидно, – писал английский ученый, – что племя, заключающее в себе большее число членов, которые наделены высокоразвитым чувством патриотизма, верности... и участия к другим, членов, которые всегда готовы помогать друг другу и жертвовать собой для общей пользы, должно одерживать верх над большинством других племен, а это и будет естественный отбор».

Тем не менее Ч. Дарвин строил сугубо биологическую теорию и не говорил о ведущей роли социальных факторов в антропогенезе. На важность социальных детерминаций впервые обратил внимание Ф. Энгельс. В своей работе «Роль труда в процессе превращения обезьяны в человека», написанной в 70-е гг. XIX в., он изложил основные идеи трудовой теории антропогенеза. По мнению Ф. Энгельса, главное отличие человека от животных – это способность к труду. Труд, язык и мышление – главные факторы эволюции человека. Труд связан с умением создавать орудия труда из подручных естественных предметов природы.

Ни одно животное не способно использовать одни предметы для изготовления других, но при этом многие животные, а не только высшие приматы используют природные средства для добывания пищи, самообороны и т. п. Возникновение трудовой деятельности связано с переходом от случайных манипуляций с камнями, палками и костями к изготовлению необходимых для повседневной жизнедеятельности предметов.

Трудовая деятельность, по мнению Ф. Энгельса, предопределила возникновение социальных отношений, сознания и языка. Переход от использования предметов природы к систематическому изготовлению орудий труда стал тем качественным скачком, который обусловил возникновение социального мира (общества) из мира биологического. Результаты труда – разнообразные предметы, созданные человеком, – стали основой механизма социально-культурного наследования.

6.3. Основные этапы антропогенеза

Кайнозойская эра (67 млн лет назад – настоящее время) подразделяется на несколько периодов:

палеоген (67 млн – 27 млн лет назад), в котором выделяются палеоцен (67 млн – 54 млн лет назад), эоцен (54 млн – 38 млн лет назад) и олигоцен (38 млн – 27 млн лет назад);

неоген (27 млн – 3 млн лет назад), в котором выделяются миоцен (27 млн – 8 млн лет назад) и плиоцен (8 млн – 3 млн лет назад);

четвертичный (3 млн лет назад – по настоящее время), в котором выделяют плейстоцен (3 млн – 20 тыс. лет назад) и голоцен (20 тыс. лет назад – по настоящее время).

Палеонтологические находки свидетельствуют, что высшие обезьяны – предки человека появились еще в эпоху олигоцена. Около 30 млн лет назад жили древние приматы, которые дали начало вымершей ветви древесных антропоморфных обезьян – дриопитекам, линия которых отделилась от общего ствола антропоморфных обезьян примерно 23–20 млн лет назад. Дриопитеки, или древесные обезьяны, – самая дальняя точка антропогенеза. Палеонтологические находки XX в. позволили восстановить облик ископаемых приматов эпохи неогена. Остатки скелета дриопитека обнаружены в 1856 г. во Франции, т. е. они были известны уже современникам Ч. Дарвина.

Еще одним видом антропоморфных обезьян эпохи неогена были рамапитеки, остатки которых были обнаружены в 1930-е гг. в Индии. Некоторые антропологи считают, что первые рамапитеки произошли непосредственно от дриопитеков и представляют собой следующий этап антропогенеза. Рамапитеки жили 14 млн – 6 млн лет назад и занимали огромную территорию от Африки до Индии. Одни исследователи считают рамапитека четырехногим, другие – двуногим существом. Очевидно, что рамапитеки могли легко перемещаться на большие расстояния и уже использовали передние конечности для удержания предметов. Рамапите-ки – обезьяны эпохи неогена, наиболее похожие на человека, поэтому их считают более близкими к человеку существами, чем дриопитеки. В конце неогена существовало около 20 родов и около 30 видов антропоморфных обезьян, и только один вид стал предковой формой человека, остальные постепенно вымерли. Более всего на роль предка человека подходит кениапитек, живший примерно 14-l2 млн лет назад в Африке, остатки его скелета обнаружены в 1962 г. в Кении.

Ближайшим предшественником человека считается австралопитек – прямоходящее млекопитающее, которое жило 9–2,5 млн лет назад. Термин «австралопитек» образован от латинского australis – южный и греческого pithekos – обезьяна. В 1920-е гг. в Южной, а затем в Юго-Восточной и Восточной Африке и передней Азии были найдены скелетные остатки австралопитековых. Австралопитек – наземное, прямоходящее стадное существо, которое имело небольшое тело: в среднем 110–130 см, весом около 20 кг. Австралопитеки обладали массивными челюстями, покатым лбом и ярко выраженными надбровными дугами. Обьем мозга достигал от 300 до 600 см3. Мозг австралопитековых был достаточно сложно организован по сравнению с мозгом других антропоидных обезьян, живших в то же время. Строение тазовых костей и положение головы свидетельствовали о том, что прямохождение уже стало нормой. Австралопитек даже умел бегать на двух ногах, чего не может сделать ни одна современная человекообразная обезьяна, использующая для бега помощь передних конечностей. Австралопитеки жили на открытых местностях – в степях и саваннах, питались растительной и животной пищей, занимались охотой, использовали подручные природные предметы – палки, камни, кости и т. п. в качестве средств защиты, нападения и обработки туш убитых животных. Австралопитеки еще не умели изготавливать орудия труда. Тем не менее сложные манипуляции с предметами увеличивали подвижность передних конечностей, что способствовало развитию мозга и психики. Австралопитеки жили стаями, совместно оборонялись и охотились. Развитый мозг и стадный образ жизни давали им некоторые эволюционные преимущества, которые позволяли частично компенсировать биологические недостатки. Так, австралопитек медленно бегал, у него не было зубов и когтей для защиты, кроме того, он был малоплодовит.

Существовало множество видов австралопитековых: бой-совский (зинджантроп), африканский, массивный (парант-роп), человек умелый (Homo habilis) и др. Они занимали обширную территорию и представляли собой эволюцион-но перспективную группу древних антропоморфных обезьян. Окончательно все австралопитековые вымерли примерно 1 млн лет назад. Одной из загадок антропогенеза является длительное параллельное существование в одной экологической нише разных подвидов австралопитековых. Эта загадка еще ждет своего разрешения.

Некоторые антропологи выдвигают предположение, что австралопитеки не были предковой формой человека, что это особая ветвь гоминид, которая не получила дальнейшего развития. На роль предка человека предлагается близкое к австралопитековым существо с более развитым головным мозгом, произошедшее от прибрежных обезьян. На этом же основании утверждается, что отнесение человека умелого (Homo habilis) к австралопитековым ошибочно: человек умелый действительно является предком современного человека, однако он представляет собой один из подвидов прибрежных обезьян.

Самой древней формой ископаемого человеческого существа является Homohabilis– человек умелый, остатки скелета которого б^1ли найдены в 1960 г. в Восточной Африке антропологами Л. и М. Лики. По месту обнаружения находки – Олдувайское ущелье (Танзания) – этот человек был назван Олдувайским человеком. Человек умелый – двуногое прямоходящее существо, ростом около 140–150 см и с объемом головного мозга от 500 до 700 см3(в среднем на 100 см3больше, чем у австралопитека). Кисть человека умелого достаточно хорошо развита, фаланги пальцев сплющены, как у современного человека. Кроме этого, ха-билисы имели такое же, как у человека, строение зубов. Ол-дувайский человек жил 2–3 млн лет назад, именно этим периодом датируется возникновение человека.

Хабилисы вели оседлый образ жизни, о чем говорят остатки «фундаментов» жилищ. Олдувайские жилища – самые древние из ныне известных. На одной из стоянок человека умелого был обнаружен «круг», сложенный из небольших (от 10 до 30 см) обломков лавы, диаметр этого образования составлял 4–6 м с востока на запад и 4 м с севера на юг. Судя по всему, круг представлял собой фундамент жилища, камнями закреплялись ветви, на которые затем крепились шкуры, служившие «стенами» хижины.

Хабилисы занимались охотой и умели изготавливать грубые и примитивные, но уже достаточно разнообразные орудия труда (около 20 видов). Многочисленные находки каменных орудий, разбитых костей животных и камней в районе обитания Олдувайского человека свидетельствуют об этом. Исходным материалом для примитивных орудий служила галька, которую Олдувайский человек оббивал с одной стороны, создавая режущий край. По-видимому, большинство таких «орудий» использовалось только один раз, о чем свидетельствуют огромные россыпи оббитых галек в местах обитания человека умелого.

Часто, характеризуя трудовую деятельность хабилиса и ее результаты, говорят об олдувайской культуре, или галечной индустрии. В основе олдувайской культуры лежит умение Homo habilis изменять форму одного предмета с помощью другого. Ни одна современная высшая обезьяна не может этого сделать. Умение изготавливать орудия труда говорит о том, что Олдувайский человек уже вышел за пределы животного мира. Но с другой стороны, галечные орудия лишены повторяющейся, устойчивой формы, на протяжении 2 млн лет они не претерпели никаких изменений. Это свидетельствует об отсутствии у Олдувайского человека даже намека на социокультурную преемственность опыта. Поэтому обозначение деятельности хабилисов как «культуры» во многом условно.

Олдувайский человек охотился на мелких и крупных животных, занимался рыболовством, собирал птичьи яйца и ягоды. Некоторые антропологи предполагают, что человек умелый, а еще ранее австралопитек, питались падалью, однако эта гипотеза требует дополнительной проверки и не является общепринятой. Способы охоты Олдувайского человека были достаточно разнообразны: загоны в болота и ямы, облавы. Пойманную жертву добивали камнями и массивными ветками. Известно, что хабилисы не поедали добычу сразу, ее делили между всеми членами первобытного стада либо прямо на месте охоты, либо доставляли добычу к местам стоянок. Хабилисы ели сырое мясо. Множество расколотых крупных костей, которые найдены на стоянках Олду-вайского человека, свидетельствует о том, что хабилисы употребляли в пищу костный мозг. Использование засадной и загонной охоты для добывания пищи говорит о высокой степени кооперации, которая существовала в первобытных стадах хабилисов. Распределение ролей во время охоты, необходимость дележа добычи способствовали дальнейшему развитию социальных отношений и формированию сознания человека умелого.

Homo habilis занимает промежуточное положение между австраплопитеками, с одной стороны, и архантропами (питекантропом и синатропом) – с другой. Питекантроп – Homo (Pithecanthropus) erectus, синантроп – Homo (Pithecanthropus) pekinensis, а также Гейдельбергский человек, найденн^хй в Европе, представляют собой различные географические варианты Homoerectus– человека прямоходящего. Иногда Гейдель-бергского человека выделяют в отдельный вид.

Термин «питекантроп» происходит от греческих слов pithekos – обезьяна и antropos – человек. Впервые остатки скелетов питекантропов были найдены на острове Ява в 1891 г. голландским исследователем Э. Дюбуа. Позже аналогичные находки были сделаны в Германии, Венгрии, Алжире, Эфиопии, Южной Африке. Объем мозга питекантропа – от 800 до 900 см3, левое полушарие чуть больше, чем правое. Рост питекантропа достигал 165–170 см. Питекантроп жил примерно 2 млн – 650 тыс. лет назад. Питекантропы питались растительной и животной пищей, занимались собирательством и охотой.

Термин «синантроп» происходит от позднелатинского слова Sina – Китай и греческого antropos – человек. Впервые скелетные остатки синантропов были найдены в 1920-е гг. в Китае. Синантроп жил 2 млн – 360 тыс. лет назад. Объем головного мозга «китайского человека» достигал 10001250 см3. У синантропа обнаруживается несколько больше человеческих черт, чем у других разновидностей Homo erectus, обнаруженных в различных районах Земли.

Homo erectus занимался коллективной охотой и умел использовать огонь. На стоянках древних людей обнаружен внушительный слой пепла. Предполагается, что использование огня началось примерно 750 тыс. лет назад, однако это был естественный огонь, горение которого поддерживалось на протяжении длительного времени. Поначалу ар-хантропы применяли огонь для согревания и отпугивания хищников, но не для приготовления пищи. Архантропы питались сырым или случайно обожженным мясом. Умение искусственно добывать огонь и его систематическое использование появились только 120–100 тыс. лет назад в эпоху палеантропов.

Архантропы использовали более сложные и совершенные орудия, чем хабилисы. Важно, что на этом этапе орудия труда приобретают стандартную форму, которая сохраняется и воспроизводится на протяжении длительного времени. По-видимому, у архантропов появляются первые, еще примитивные формы надбиологической трансляции социального опыта, навык изготовления предметов передается от поколения к поколению в процессе обучения. Каждое последующее поколение как бы заново осваивает опыт предшествующего, который более не передается биологическим путем. По-видимому, именно на стадии Homo erectus возникает речь, с помощью которой и осуществляется надбиоло-гическая трансляция социального опыта. Исследования показывают, что в лобных и височных долях головного мозга архантропов развиты именно те области, которые отвечают за понимание звуковых сигналов. Однако у архантропов еще недостаточно развита гортань, чтобы можно было говорить о членораздельной речи.

Одна из загадок антропогенеза – достаточно быстрое генетическое превращение архантропов в палеантропов, эпоха которых начинается 250 тыс. лет назад. Палеант-роп, или неандерталец, – представитель подвида Homo sapiens neandertalensis (человек разумный неандертальский). Остатки скелета палеантропа были обнаружены в 1856 г. в Германии в долине Неандерталь в устье реки Дюссель. Именно по месту обнаружения этот древний человек был назван неандертальцем. Любопытно, что первый череп взрослого палеантропа женского пола был найден еще в 1848 г. на скале Гибралтар в Испании, однако на него обратили внимание только после обнаружения костных остатков в долине Неандерталь и появления теории антропогенеза Ч. Дарвина. Затем фрагменты скелетов палеантропов были найдены также в Азии и Африке. Судя по географии находок, палеан-тропы не проникли только в Америку и Австралию, но в Европе, Азии и Африке они жили повсеместно.

Рост неандертальцев достигал 160 см, при этом они имели коренастое, крепкое, даже могучее телосложение. Обьем мозга неандертальца составлял 1350–1418 см3. В 1908 г. были даже найдены остатки скелета мужчины-неандертальца, объем головного мозга которого достигал 1600 см3. Эта находка позволила сделать вывод о том, что размеры мозга некоторых палеантропов не уступали размерам мозга современного человека. Однако структурно мозг палеантро-пов сохранял определенное сходство с мозгом человекообразных обезьян: лобные и височные доли были развиты значительно меньше, чем у современного человека.

Неандертальцы умели добывать огонь, занимались охотой, собирательством и вели оседлый образ жизни. Жилищем служили пещеры. Умение искусственно добывать огонь дало возможность обрести относительную независимость от климатических условий и освоить новые территории. Освоение новых земель в свою очередь позволяло повысить эффективность охоты и рыболовства и значительно разнообразить пищевой рацион, основу которого составляло мясо. Неандертальцы охотились на крупных животных – медведей и мамонтов. Палеантропы уже умели готовить пищу, поджаривая мясо на плоских камнях, под которыми предварительно разводился огонь. Шкуры убитых животных неандертальцы умело обрабатывали и использовали в качестве одежды.

У неандертальцев помимо естественно-биологического разделения труда по полу и возрасту возникает более дифференцированное и сложное социальное разделение труда.

Палеантропы изготавливали около 60 видов орудий труда, использовали разные типы остроконечников, скобел, зубчатых орудий и т. п. Орудия труда носили специализированный характер и применялись для конкретных, ограниченных целей. Изготовление сложных и разнообразных орудий требовало от неандертальцев умения заранее учитывать назначение создаваемого предмета, организовывать свои действия, координировать их с действиями сородичей и т. п., т. е. ставить цели и последовательно их достигать. Очевидно, эта способность соответствует достаточно сложной и развитой психике. У неандертальцев впервые обнаружено захоронение трупов, что дает основание предположить существование верований, связанных с культом предков. В это же время возникает первобытное искусство, о чем свидетельствует наскальная живопись. Кроме того, палеантропы изготавливали и носили разнообразные украшения. Все эти обстоятельства позволяют сделать вывод, что у палеантропов существовало достаточно развитое образное мышление, которое и реализовалось в примитивных формах искусства и верований.

По мнению некоторых антропологов, неандертальцы не были нашими прямыми предками. Такой вывод был сделан на основе анализа ДНК ребенка-неандертальца, который жил примерно 29 тыс. лет назад. Расхождение ДНК неандертальца и современного человека составляет 7 %. Напомним, что расхождение ДНК человека и шимпанзе – 9 %. Существует точка зрения, согласно которой у неандертальца и современного человека был общий предок, который жил не менее 500 тыс. лет назад, однако затем линия неандертальца и линия, ведущая к современному человеку, разошлись. Предполагается, что неандертальцы довольно длительное время сосуществовали с предками человека и даже могли с ними скрещиваться. Вопрос о том, являются ли неандертальцы нашими прямыми предками, пока остается открытым.

Последний этап биологической эволюции человека – неантроп, или Homo sapiens sapiens. Неантропы появились по разным оценкам, от 150 до 100 тыс. лет назад. На протяжении некоторого времени неантропы и палеантропы сосуществовали друг с другом. Окончательно палеантропы вымерли около 27 тыс. лет назад, будучи вытеснены менее агрессивными и физически более субтильными неантропа-ми. В том, что последние – прямые предки современных людей, сомнений нет. Остатки неантропа европеоидного типа были найдены в 1868 г. в пещере Кро-Маньон во Франции, по месту находки этот человек был назван кроманьонцем. Обьем головного мозга кроманьонца составляет около 1400 см3, рост от 170 до 180 см, вес около 68 кг. Позже в Южной Франции и Северной Италии были найдены остатки неантропов, у которых различаются негроидные черты. По-видимому, формирование человеческих рас началось именно на этапе Homo sapiens sapiens, и представители всех современных рас являются потомками одного вида.

Кроманьонцы вели оседлый образ жизни, занимались охотой и рыбной ловлей. Жилища строили из деревьев, костей мамонтов и даже каменных плит. Кроманьонцы охотились на мамонтов и оленей, для охоты использовались копья с острыми наконечниками. Для рыбной ловли применялись гарпуны, которые, так же как и наконечники, привязывались к копьям. Кроманьонцы шили себе одежду из шкур животных с помощью костяных игл, нитями служили тонкие полоски кожи или кишки животных. Одежда украшалась бусами и ракушками, а орудия охоты и рыбной ловли – различными узорами. Искусство кроманьонцев представлено наскальной живописью. Кроманьонцы хоронили умерших, что свидетельствует о наличии религиозных верований.

После возникновения кроманьонца человек биологически не изменился. На сегодняшний день отсутствуют данные, которые свидетельствовали бы о трансформации головного мозга. На протяжении последних 30–40 тыс. лет мозг человека не изменился структурно, а его объем в среднем составляет от 1300 до 1400 см3. Безусловно, действие естественного отбора продолжается, однако теперь отбор осуществляется на уровне зародышевых клеток, которые при наличии каких-либо серьезных генетических отклонений погибают на ранних стадиях развития. При этом ученые констатируют рост числа людей с врожденными генетическими отклонениями, которые возникают вследствие изменения состояния биосферы и действия различных мутагенных факторов. Возможности современной науки позволяют вмешиваться непосредственно в генетический аппарат и лечить наследственные заболевания путем «пересадки» отдельных генов. Однако долгосрочные последствия такого вмешательства в человеческую природу трудно прогнозировать. Современная медицина борется не только с генетическими, но и с иными заболеваниями, что в биологическом плане означает отсутствие отбора по признаку сопротивляемости той или иной болезни. Т. е. болезнь преодолевается, но не путем выбраковывания неустойчивого к ней генетического материала, а искусственными медицинскими средствами. Понятно, что уровень развития науки и медицины – социальный фактор, но это весьма действенный фактор. Существующее ныне разнообразие культур, образов жизни, бешеный ритм изменений приводят к тому, что условия жизни людей в разных странах и регионах настолько отличаются друг от друга, что можно говорить о разных социокультурных реальностях. Действие биологических факторов также нельзя полностью исключать, однако это действие, во-первых, сглаживается социокультурными влияниями, а во-вторых, биологические изменения происходят настолько медленно, что наблюдать их в силу краткости своей культурной истории человечество просто не может.

Как писал Тейяр де Шарден, «человек вошел бесшумно... он шел столь тихо, что когда мы начинаем его замечать... он уже покрывает весь Старый Свет...» Действительно, невозможно обнаружить ту точку, в которой биогенез сменился антропогенезом, долгое время биологические и социальные факторы действовали параллельно. Несмотря на многочисленные археологические и палеонтологические данные, картина антропогенеза все еще неполна, многие промежуточные звенья между человеком и древними обезьянами остаются неизвестными. Сложности возникают еще и потому, что процесс антропогенеза не носил линейного характера. Эволюция не только человека, но и всего живого осуществляется путем постоянного возникновения боковых ответвлений, многие из которых почти сразу же исчезают, другие уводят в сторону, и только одна линия в конце концов приводит к появлению человека разумного. Графически эволюцию гоминид можно представить в виде дерева с множеством ветвей, некоторые из них давно мертвы, другие до сих пор живы. Несомненно, научные представления об антропогенезе будут не только пополняться, но, возможно, и существенно меняться.

6.4. Возникновение сознания. Структура сознания

Сознание – высшая способность психического отражения, присущая только человеку, целенаправленное отображение действительности, на основе которого осуществляется регулирование поведения. Носителем сознания является отдельный человек, обладающий особым органом – мозгом.

Сознание человека складывается на основе психики высших животных. Для формирования сознания необходимы определенные биологические (увеличение размеров, структурное усложнение мозга древних антропоидных обезьян) и социальные (общение, трудовая деятельность) предпосылки. Сознание возникает в деятельности и общении людей. Предполагается, что древние люди постепенно научились выделять и фиксировать обьективные свойства и отношения предметов природы, т. е. производить простейшую сознательную операцию – обобщение. Результат обобщения закреплялся в определенном знаке и мог быть передан другим представителям первобытного сообщества. Очевидно, что процессы формирования сознания и языка происходили параллельно. Первоначально сознание древних людей было наглядно-действенным, внутренняя логика идеальных манипуляций с образами вещей отсутствовала, ее место занимала логика внешнего предметного действия. Качественное изменение характера труда, его усложнение и дифференциация привели к трансформации сознания первобытных людей. Постепенно логика внешних манипуляций с предметами сменилась идеальной логикой манипуляций с обобщенными образами этих вещей. Такое мышление называют наглядно-образным. Наглядно-образное мышление становится тем основанием, на котором формируются примитивные верования, первобытное искусство и мифология. Наглядно-образное мышление исторически предшествует абстрактно-логическому – способности оперировать понятиями, суждениями и умозаключениями, которая считается высшей сознательной способностью человека.

В науке и философии существуют различные описания структуры сознания и входящих в нее элементов. Набор элементов, который выделяется в целостной системе сознания, зависит от мировоззренческих предпочтений исследователя и тех задач, которые он стремится решить. Так, А.Г. Спир-кин предлагает выделять в структуре сознания три основные сферы:

• когнитивную (познавательную);

• эмоциональную;

• волевую.

Когнитивную сферу составляют познавательные способности, интеллектуальные процессы получения знаний и результаты познавательной деятельности, т. е. сами знания. Традиционно выделяют две основные познавательные способности человека: рациональную и сенситивную. Рациональная познавательная способность – это способность к формированию понятий, суждений и умозаключений, именно она считается ведущей в когнитивной сфере. Сенситивная познавательная способность – это способность к ощущениям, восприятиям и представлениям, которые выступают базой для рациональных знаний. Помимо интеллекта и сенситивной способности в познавательную сферу входят внимание и память. Память обеспечивает единство всех сознательных элементов, внимание дает возможность концентрироваться на каком-то определенном объекте. На основе интеллекта, способности к ощущениям, внимания и памяти формируются чувственные и понятийные образы, которые и составляют содержание когнитивной сферы. Долгое время философы и ученые отождествляли сознание только с когнитивной сферой, а все субьективные проявления человека сводились к мышлению. Такое представление о сознании характерно для классического научного мышления и постепенно преодолевается в современной постклассической науке.

Эмоциональная сфера сознания – это сфера потребностей, интересов и целей. Элементами эмоциональной сферы являются: аффекты (ярость, ужас), элементарные эмоции, связанные с сенсорными реакциями (голод, жажда), чувства (любовь, ненависть, надежда). Все эти разнопорядковые явления обьединяются понятием «эмоции». Эмоция представляет собой отражение ситуации в форме психического переживания и оценочного отношения к ней. Эмоциональная сфера сознания также участвует в познавательном процессе, повышая или, напротив, снижая его эффективность.

Волевая сфера сознания представлена мотивами, интересами и потребностями в единстве со способностью достигать цели. Главный элемент этой сферы – воля, т. е. способность человека к достижению своих целей.

Один из самых известных психологов и философов XX в. К. Г. Юнг предлагает иную концепцию структуры сознания. Главной функцией сознания (и бессознательного) он считает адаптацию. Понятие «адаптация» шире понятия «познание», поскольку адаптация осуществляется не только за счет познавательной деятельности субьекта. По мнению К. Г. Юнга, понятие адаптации помогает лучше постичь природу человека и характер его взаимодействий с миром. В глубинной психологии сознание рассматривается в тесной связи с бессознательным, тем самым не просто констатируется, а обосновывается единство и целостность всех психических проявлений человека.

К.Г. Юнг выделяет четыре психические функции, которые проявляются как на сознательном, так и на бессознательном уровне:

• мышление – способность интеллектуального познания и формирования логических заключений;

• чувство – способность субьективной оценки;

• ощущение – способность восприятия с помощью органов чувств;

• интуиция – способность восприятия с помощью бессознательного или восприятие бессознательных содержаний.

Для полной ориентации и адаптации человеку необходимы все четыре функции: мышление осуществляет познание и выносит рациональное суждение, чувство говорит о том, в какой степени та или иная вещь является важной или неважной для человека, ощущение передает сведения о конкретной реальности, а интуиция позволяет угадывать скрытые возможности.

Однако все четыре функции у одного человека никогда не развиты одинаково. Как правило, одна из них играет ведущую роль, является полностью сознательной и подконтрольной воле, другие существуют на периферии в качестве дополнительных способов приспособления к окружающей действительности, будучи полностью или частично бессознательными. Ведущую психическую функцию К. Г. Юнг называет доминирующей. В зависимости от доминирующей функции выделяются ощущающий, интуитивный, мыслительный и чувствующий психологические типы личностей.

Каждый из психологических типов есть односторонность. Так, например, ощущающий тип на сознательном уровне ограничивает себя восприятием наличной ситуации, без размышлений по поводу ее дальнейшего развития или оценки. Мыслительный тип не способен адаптироваться к обстоятельствам, которые он не понимает интеллектуально. Чувствующий тип ориентируется исключительно собственным чувством приятного – неприятного. Интуитивный тип не обеспокоен ни идеями, ни эмоциональными реакциями, ни реальностью предметов, он целиком находится во власти возможностей, которые, кстати, не может проинтерпретировать рационально. При этом каждый из психологических типов знает о наличии у него других способностей, но отвергает их ценность и необходимость, заявляя, что они не оказывают на поведение никакого влияния. Поэтому проявление периферийных психических функций неуправляемо и осуществляется спонтанно, часто имеет разрушительные для личности последствия.

Психологическая односторонность сознания могла бы приводить к утрате адаптационного равновесия, если бы не компенсировалась бессознательной контрапозицией. Понятие психологической контрапозиции К. Г. Юнг вводит следующим образом. Чувствующий и мыслительный типы являются рациональными, так как личности этих типов осуществляют суждение для ориентации и адаптации к реальности; ощущающий и интуитивный типы – иррациональными, т. е. не осуществляющими рационального суждения и оценки. Соответственно, контрапозиционной психической функцией, компенсирующей сознательную односторонность, является для рациональной функции другая рациональная функция, для иррациональной – иррациональная. Контрапозицией для мышления выступает чувство, для ощущения – интуиция. Подавляется в бессознательное всегда противоположная функция: мыслительный тип подавляет чувство, ощущающий – интуицию и т. п.

Кроме четырех психических функций К. Г. Юнг выделяет две фундаментальные установки сознания: экстраверт-ную – направленность вовне, на обьективную реальность, интровертную – направленность вовнутрь, на субьектив-ную реальность. У каждого человека проявляются обе установки, но одна из них доминирует. Если сознательная установка интровертна, то бессознательная – экстравертна, и наоборот. Экстравертная или интровертная установка проявляется всегда в связи с одной из доминирующих психических функций. Таким образом, различие людей в соответствии с доминирующей функцией дополняется различием в связи с преобладающей психической установкой, т. е. можно выделить экстравертный и интровертный мыслительные типы, экстравертный и интровертный ощущающие типы и т. п. Если сознательная адаптация осуществляется с помощью экстравертного мышления, то бессознательной является интровертная чувствующая функция, если на уровне сознания человек – чувствующий интроверт, то в бессознательном проявляется экстравертная мыслительная функция, и т. п. Остальные функции существуют на грани сознательного и бессознательного и проявляются тем или иным образом в зависимости от конкретной ситуации.

Противоположность сознательного и бессознательного не перерастает в конфликт, пока личность не отрицает тех своих проявлений, которые не полностью сознательны. Понятие гармоничной, целостной личности в концепции К. Г. Юнга предполагает единство ее сознательных и бессознательных проявлений. Бессознательное, таким образом, совершенно необходимо для адаптации человека к реальности, поскольку позволяет наиболее полно использовать все психические инструменты. Однако, в отличие от сознания, бессознательные функции не поддаются контролю воли и действуют спонтанно, когда сознательных приспособлений оказывается недостаточно.

Концепция структуры сознания, предлагаемая К. Г. Юн-гом, позволяет объяснить многообразие существующих между людьми личностных и психологических различий и при этом не ограничиться простой констатацией этого многообразия. Кроме того, в глубинной психологии К. Г. Юнга абстрактное понятие целостной гармоничной личности наполняется конкретным психологическим содержанием.

6.5. Сознательное и бессознательное

Первая развернутая теоретическая концепция бессознательного была создана в начале XX в. З. Фрейдом, однако представления о неосознаваемой психике существовали еще в античной философии. Демокрит различал душу, состоящую из мокрых и малоподвижных атомов, и душу, состоящую из огненных и подвижных атомов. Огненная душа соответствует разуму, ясному сознанию, влажная душа – тому, что мы сейчас назвали бы бессознательным. В эпоху Средневековья Аврелий Августин в своей «Исповеди» говорит не просто о сознании, а о некотором внутреннем опыте субъективности, который гораздо шире, чем сознательный опыт. В Новое время Г. Лейбниц воспроизводит в иных терминах представления о существовании неосознаваемой психики.

Несмотря на длительную и богатую историю представлений о неосознаваемом, научное и философское понятие бессознательного было сформулировано только в XX в. Новые идеи возникли в рамках клинической психологии сначала как попытка построить методику лечения невротических заболеваний, затем психоанализ стал общепсихологической теорией и значительно позже, благодаря усилиям последователей и учеников З. Фрейда, превратился в философ-ско-мировоззренческую концепцию.

Принципиальное и фундаментальное отличие теоретической позиции З. Фрейда от взглядов его предшественников заключается в том, что австрийский психолог утверждает первичность бессознательного по отношению к сознанию и последовательно критикует позицию, представляющую бессознательное как низшую форму психической активности, которая преодолевается с возникновением сознания. До появления учения З. Фрейда считалось, что сознание первично, а неосознаваемые проявления человека – лишь недоразвитое сознание. Австрийский психолог выступил категорически против данного тезиса. По его мнению, бессознательное – это исходная и непреодолимая часть человеческой субьек-тивности, а сознание – вторично и составляет лишь незначительную часть субьективной реальности.

Бессознательное – вся совокупность психических явлений и процессов, лежащих вне сферы разума, неосознаваемых и неподдающихся сознательному волевому контролю. Сознательные содержания могут забываться, подавляться или вытесняться в бессознательное. Забывается любое психическое содержание, вытесняются, как правило, тягостные воспоминания, а подавляются психические содержания и функции, которые квалифицируются обществом или самим человеком как негативные. Кроме того, некоторые чувственные восприятия настолько слабы и неинтенсивны, что не доходят до сознания и остаются бессознательными с момента своего возникновения. Граница между сознательным и бессознательным размыта, некоторые психические явления мигрируют из сферы сознания в бессознательное и обратно.

Для того чтобы обозначить границу между сознательным и бессознательным, З. Фрейд вводит понятие подсознания. Подсознание – это те бессознательные психические явления, которые связаны с переходом на уровень сознания. Бессознательное прорывается наружу в виде сновидений, полугипнотических состояний, оговорок, описок, ошибочных действий и т. п. Именно по этим следствиям работы бессознательного мы узнаем о его природе, содержании и функциях.

По мнению З. Фрейда, бессознательное имеет биологическую природу. Его главная функция – охранительная. Бессознательное уменьшает нагрузку на сознание со стороны негативных и тягостных переживаний, его содержание носит сексуальный характер. Бессознательное структурировано в виде комплексов. Комплекс – устойчивая психическая структура, которая складывается вокруг определенного переживания. Комплексы формируются под влиянием различных личных факторов и обстоятельств жизни, затем вытесняются в бессознательное и могут стать причиной психических заболеваний. З. Фрейд считал, что способом выявления и разрушения комплекса является методика свободных ассоциаций и толкования сновидений. Психоаналитическая методика направлена на выявление комплекса, доведение его до уровня сознания и тем самым на облегчение страданий человека.

З. Фрейд предложил собственную модель субъективности, в которой представлены как сознательная, так и бессознательная сферы. Структура субъективной реальности выглядит следующим образом:

• «Оно», или «Id», – глубинный слой бессознательных влечений личности, в котором главенствует принцип наслаждения;

• «Я», или «Ego», – сознательная сфера, посредник между бессознательным и внешним миром; в сознательной сфере действует принцип реальности;

• «Сверх-Я», или «Super-Ego», – установки общества и культуры, моральная цензура, совесть.

• «Сверх-Я» выполняет репрессивные функции. Инструментом репрессии выступает «Я». «Я» в качестве посредника между внешним миром и «Оно» стремятся сделать «Оно» приемлемым для мира или привести мир в соответствии с желаниями «Оно». Под внешним миром понимается культура, которая состоит из требований «Сверх-Я», т. е. норм и установлений, чаще противоречащих желаниям «Оно», чем соответствующих им. Для иллюстрации взаимоотношений «Я» и «Оно» З. Фрейд вводит образы всадника и лошади. «Я» – это всадник, управляющий лошадью «Оно». В нормальной ситуации «Я» властвует над «Оно», превращает волю «Оно» в собственное действие. Невроз возникает, когда противоречия между стремлениями «Оно» и установками «Сверх-Я» становятся непреодолимыми и «Оно» вырывается из-под контроля «Я».

Любопытен тот факт, что модель субъективности, предложенная З. Фрейдом, совпадает с моделью мира греческого поэта Гомера: небо, соответствующее «Super-Ego», земля – «Ego», Аид – подземное царство мертвых – «Id».

По мнению З. Фрейда, все люди невротичны, поскольку живут в культуре, которая подавляет фундаментальные биологические влечения: агрессивность, деструктивность, сексуальность и т. п. Вопрос заключается только в степени невротичности. В душе каждого современного человека существует конфликт между «Оно» и «Сверх-Я», а сознательное «Я» оказывается настолько слабым, что не в состоянии управлять инстинктивными влечениями личности. До тех пор пока человек вынужден подчиняться общественным и культурным установлениям, он не может избавиться от давления «Сверх-Я». Вместе с тем пока у человека есть тело, он не сможет освободиться и от желаний «Оно». Поскольку ни избавиться от тела, ни вырваться из культуры человек не может, единственным выходом является установление разумного компромисса между «Оно» и «Сверх-Я». Инструментом достижения этого компромисса выступает «Я». Содержание «Оно» должно постепенно осознаваться и превращаться в содержание «Я». Чем более осознанна внутренняя жизнь личности, тем менее эта личность невротична. Однако совершенно свободных от душевного страдания людей в современной культуре не существует – таков неутешительный вывод З. Фрейда.

Последователи З. Фрейда не считали, что сам факт доведения до сознания пациента какого-то бессознательного переживания помогает излечиться. В этом вопросе З. Фрейд выступает скорее как классический философ, для которого знание справедливого и благого означает следование ему. Идея совпадения знания о благе с самим благом принадлежит древнегреческому философу Сократу. Однако знание о болезни не излечивает от самой болезни. Это верно и в случае с невротическими и психическими заболеваниями. Осознание этого обстоятельства привело к тому, что на протяжении XX в. появилось огромное количество психотерапевтических школ и направлений, которые, во-первых, отказались от пансексуализма З. Фрейда, а во-вторых, стремились найти более действенные способы освобождения человека от душевных страданий.

В своих поздних работах З. Фрейд предпочитает заменить понятие «сексуальное влечение» как основную характеристику бессознательного на более широкое понятие «либидо», под которым понимаются не только сексуальность, но и вся сфера любви – родительские, дружеские, патриотические и т. п. чувства. В поздний период своего творчества наряду с понятием «либидо», или «эрос», З. Фрейд вводит понятие «танатос». Эрос – греческий бог любви, Танатос – греческий бог смерти. По мнению З. Фрейда, не только «эрос» – инстинкт жизни – управляет поступками человека, но и «танатос» – инстинкт разрушения и смерти. «Эрос» и «танатос» – два противоположных, но совершенно равноправных влечения, которые руководят и управляют человеком на протяжении всей жизни. В ком-то более силен инстинкт жизни, в ком-то – инстинкт смерти, однако оба эти влечения присутствуют в душе каждого человека и определяют его переживания и поступки.

Одним из учеников З. Фрейда был К. Г. Юнг. Приняв общее определение бессознательного, предложенное З. Фрейдом, К. Г. Юнг разошелся со своим учителем в вопросе о природе и функциях бессознательного. По его мнению, бессознательное имеет не биологическую, а символическую природу и структурировано в виде архетипов, определяющих основу всех переживаний, представлений и поведения людей. Кроме того, бессознательное выполняет не охранительную функцию, являясь своего рода «ямой», куда сбрасывается все негативное, а компенсаторную – бессознательное дополняет сознание до целостности, позволяя человеку наиболее полно адаптироваться к реальности (6.4).

В соответствии со своей иррациональной природой бессознательное находится за пределами познания, однако с помощью некоторых приемов оно может быть активизировано. Такими приемами являются гипноз и методика свободных ассоциаций. Кроме того, бессознательное спонтанно проявляется в сновидениях, фантазиях, оговорках и ошибках, именно поэтому его можно изучать, и на основе знания о продуктах бессознательной активности делать косвенные выводы о его природе.

Согласно К. Г. Юнгу, бессознательное существует в личной и коллективной формах. Личное бессознательное – это все психологические приобретения личного существования, продуманное и прочувствованное, а затем забытое, вытесненное или подавленное, это личный багаж человека, формирующийся в процессе жизни. Коллективное бессознательное имеет надличностную форму, оно никогда не было предметом сознательного восприятия или чувствования. Коллективное бессознательное возникает из наследственной возможности психического функционирования, наследственной структуры человеческого мозга и проявляется в виде стабильных мифологических мотивов, сюжетов и образов, возникающих везде и всюду независимо от исторической эпохи или культурной традиции, – утверждает К. Г. Юнг.

Если личное бессознательное структурировано в виде комплексов, то структура коллективного бессознательного задается архетипами. Архетипы – это универсальные структуры человеческой психики. Слово «архетип» происходит от греческих arche – начало и typos – образ; буквальный смысл термина «архетип» – изначальный, исконный образ. В работах К. Г. Юнга можно обнаружить разные определения данного понятия:

изначальные, исконные образы, присущие целым народам и эпохам;

• общие мифологические мотивы всех рас и времен;

• основная форма всегда возвращающегося душевного переживания;

• психический остаток бесчисленных переживаний одного и того же типа;

• формальные образцы поведения, на основе которых формируются конкретные стереотипы поведения и переживания людей разных эпох и культур.

Давая столь разные определения, К. Г. Юнг тем не менее постоянно подчеркивает формальный характер архетипа. Формальность означает, что архетип доступен изучению не сам по себе, а только в связи с каким-либо конкретным содержанием, обусловленным эпохой и культурой. Для иллюстрации этой идеи К. Г. Юнг приводит аналогию с кристаллической решеткой. Решетка не существует сама по себе, ее можно обнаружить только в связи с каким-либо веществом, которое структурируется вдоль определенных линий, называемых кристаллической решеткой. Также и архетип проявляется только в связи с конкретным психическим содержанием, но сам по себе, вне этого содержания, существует только как потенциальная форма, возможность. Действительностью архетип становится в идеях, символах или образах, которыми насыщено пространство культуры.

Архетипы лежат в основе культурной символики, задают содержание мифов и верований, опосредованным образом определяют характер философских учений и т. п. Герои мифов и сказок, по мнению К. Г. Юнга, являются персонификациями психических содержаний и в зримой форме передают глубинные программы, по которым существуют как отдельный человек, так и человечество в целом. Таким образом, с помощью понятия «архетип» К. Г. Юнг утверждает идею психического единства человечества.

Особое внимание К. Г. Юнг обращает на следующие архетипы: «Ego», «персона», «внутренняя личность» или «душа», «тень», «самость».

«Ego», или «Я», – это комплекс идей и представлений, составляющих центр сознания, обладающий непрерывностью и идентичностью с самим собой, осознанные психические элементы. По мысли К. Г. Юнга, западный человек отождествляет себя именно с «Я». Представитель западной цивилизации привычно редуцирует свою личность только к осознаваемым психическим элементам. Особенно ярко эта тенденция выразилась в классической западноевропейской философии XVII–XIX вв., которая сводила сущность человека к интеллекту или самосознанию, совершенно игнорируя другие проявления личности. Классическую европейскую философию можно считать проявлением ego-центризма, спровоцировавшего в XX в. переоценку ценностей, которую сами философы назвали кризисом западноевропейской культуры. По мнению К. Г. Юнга, «Ego» – лишь незначительный фрагмент субъективной реальности, но именно этот фрагмент более всего знаком западному человеку и служит своеобразной точкой опоры в процессах самоидентификации.

Другим хорошо известным каждому человеку архетипом является «персона», или «внешняя личность». «Персона» – комплекс психических функций для удобства и приспособления к внешнему, социальному миру. Этот комплекс проявлений личности, так же как и «Я», ошибочно может отождествляться с субъективностью вообще. Если вопрос «кто Я?» часто является трудноразрешимым и провоцирует мировоззренческие и религиозные искания, то по поводу «персоны» таких проблем не возникает. Человек легко соотносит себя со своей «внешней личностью»: я – врач, я – юрист, я – отец, я – француз и т. п. «Персона» формируется на основе тех психологических приемов и установок, которые вырабатываются у человека при взаимодействиях в социуме. Содержание «персоны» представлено совокупностью устоявшихся социальных ролей, которые личность играет, стремясь действовать в соответствии с ожиданиями других людей. Если человек в значительной степени отождествляет себя с «персоной», то в субъективности появляется специфический комплекс психических функций, который К.Г. Юнг называет «маской». «Маска» может заменить человеку его истинное лицо. Полная идентификация с одной или несколькими социальными ролями по сути своей невротична и чревата серьезными психологическими кризисами, связанными с утратой привычной социальной функции.

Архетип «внутренней личности», или «души», – это психологическая установка человека по отношению к собственному внутреннему миру. «Душа» дополняет «персону» и по своим свойствам противоположна ей. «Внутренняя личность» может иметь как мужские, так и женские черты. Так, «внутреннюю личность» женщины К. Г. Юнг называет «Аниму-сом», а «внутреннюю личность» мужчины – «Анимой». «Душа» женщины несет в себе мужские черты, и напротив, «душа» мужчины – женские по принципу дополнения до целостности. По мнению К. Г. Юнга, из характера «персоны» человека можно вывести характер его «души»: все, что в норме должно быть во внешней установке, но по каким-то причинам отсутствует, находится во внутренней. Если человек не осознает комплекс своих внутренних установок и проявлений, т. е. не осознает свою «душу», то эти психические содержания проецируются вовне – в реальное лицо, которое становится обьектом любви или ненависти. Сознательное приспособление к обьекту, представляющему собой душевный образ, невозможно до тех пор, пока человек не осознает особенности своей «внутренней личности».

Архетип «тени» фокусирует в себе все те психологические черты и переживания, которые оцениваются как негативные: агрессивность, разрушительность и т. п. Чем менее человек осознает наличие в себе такого негативного психического содержания, тем сильнее и разрушительнее может быть проявление «тени».

Архетип «самости», или «целостности», выражает единство личности, всех ее сознательных и бессознательных проявлений. «Самость» наиболее таинственный архетип, в культуре он проявляется в виде образов идеальной, божественной личности; «самость» – центральный архетип, цель саморазвития человека. По мнению К. Г. Юнга, смысл человеческой жизни состоит в том, чтобы развивать свои внутренние силы и способности, двигаться к личностной полноте, т. е. наполнять конкретным содержанием архетип «самости».

В мифах и сказках разных народов мира, в художественной литературе и изобразительном искусстве обнаруживаются образы, соответствующие основным архетипам коллективного бессознательного: и образ «тени», и образ «Анимы» или «Анимуса», и образ идеальной личности известны в качестве внешних культурных констант, однако, несмотря на известность и привычность, они по-прежнему с трудом осознаются как собственные внутренние психические переживания.

Концепция К. Г. Юнга получила широкое распространение в философии и психологии второй половины xX в. Идеи этого швейцарского философа и психолога стали той основой, на которой строилось самопонимание западного человека конца прошлого века. Кроме того, теория К. Г. Юнга позволила прояснить некоторые существенные особенности современной культуры.

6.6. Сознание и язык

Возникновение и развитие сознания связано с возникновением и развитием языка. Язы1к – это система знаков, позволяющая осуществлять коммуникацию, хранить и транслировать информацию.

Общепризнанной является точка зрения, согласно которой язык возникает в процессе общения и совместной деятельности людей как основное средство коммуникации. Основой для возникновения человеческого языка и речи является коммуникативная деятельность животных: жесто-вая, обонятельная, зрительная и, конечно, звуковая. Предполагается, что у древних антропоморфных обезьян, а также у непосредственных предшественников человека, австралопитеков, ведущее место занимала зрительная и жестовая коммуникация. Жестовый язык соответствовал этапу наглядно-действенного мышления, когда внешние манипуляции с предметами составляли содержание мыслительного процесса. Однако жестовый язык имел ряд принципиальных ограничений. Во-первых, язык жестов нельзя применять в темное время суток или в условиях ограниченной видимости; во-вторых, жестовая коммуникация реализуется с помощью рук и невозможна, если руки заняты. В-третьих, жест трудно разделить на составные части, поэтому с его помощью невозможно выразить сложные и разнообразные переживания. Все эти ограничения привели к тому, что же-стовая и зрительная коммуникация постепенно была вытеснена звуковой.

Звуковая коммуникация способствовала становлению наглядно-образного мышления, поскольку материальными носителями информации теперь выступали не движения рук или тела, а звуки. Звуковая коммуникация существовала уже у австралопитеков, которые использовали для общения достаточно сложную систему звуковых сигналов (около 100). Предполагается, что членораздельная речь возникла у Homo erectus, которые уже использовали отдельные слова для обозначения предметов, а в отдельных случаях и более сложные звуковые конструкции. При этом и у питекантропов, и у синантропов по-прежнему доминировала жестовая коммуникация. В эпоху неандертальца звуковая коммуникация продолжает совершенствоваться. У неандертальцев происходят анатомо-морфологические изменения гортани, которые позволили им производить сложные звуки, а это, в свою очередь, способствовало формированию речи. Неандертальцы использовали для коммуникации не только отдельные слова, но и сложные высказывания, что свидетельствует о расширении лексики и формировании простейшей грамматики. Становление языка и речи завершилось в верхнем палеолите 3010 тыс. лет назад, когда у древних людей сформировалась способность к наглядно-образному мышлению (6.4).

Языгк – это любая знаковая система, позволяющая осуществлять коммуникацию: система жестов, образов, слов и т. п. Знак – предмет, выступающий заместителем и представителем другого предмета, процесса или явления. Например, дым – знак огня, фотография – знак какого-либо положения дел в реальности, высокая температура – знак болезни, красные розы – знак любви и т. п. Речь – это особый тип языка, связанный с особым типом знаков. Знаками в речи выступают слова. Общение с помощью слов представляет собой специфически человеческий вид деятельности. Животные также используют разного рода знаковые системы: движения, запахи, звуки, однако ни одно животное не способно общаться с помощью слов, т. е. не способно к речи. Речь может существовать в письменной и устной формах, однако это обстоятельство не меняет ее природы. Во избежание путаницы далее мы будем употреблять понятие «словесный язык» для обозначения речи в обеих ее формах и понятие «язык» в смысле любой вообще знаковой системы.

Выделяют две основные функции языка: референтатив-ную (обозначающую) и коммуникативную. Обозначающая функция заключается в том, что знаки языка выступают заместителями других обьектов: предметов, явлений, событий, мыслей и т. п. Коммуникативная функция выражается в том, что язык используется как инструмент взаимодействия и общения. В случае с человеком коммуникация складывается из двух процессов – выражения мыслей и их понимания. Способность выражать что-либо и способность понимать сказанное или написанное другими тесно связаны друг с другом.

Человек выражает свои мысли и чувства не только в речи, т. е. словесном языке, но и в поступках, художественных образах, картинах и т. п., которые также являются знаковыми системами особого рода. Эти языки следует считать частными, приемлемыми для коммуникации, однако применимыми лишь в отдельных сферах человеческой деятельности и требующими дополнительных знаний и навыков для своей дешифровки. Словесный язык – универсальное средство общения, выполняющее функцию переводчика с других языков и доступное всем людям.

Важной особенностью словесного языка является то, что он одновременно представляет собой некоторую деятельность (процесс) и в то же время, в качестве системы знаков, уже есть результат определенной деятельности. Другая особенность словесного языка состоит в его тесной связи с мышлением. Наиболее адекватное выражение мысль получает именно в словесном языке, тогда как эмоции и ощущения могут быть выражены в образе, жесте, мимике, музыкальном звуке и т. п. Мысль всегда связана со словом. Неясность мысли порождает путаницу в ее выражении, ясное слово, напротив, способствует ясному мышлению и пониманию. Словесный язык – это своеобразная материальная оболочка мышления, поэтому говорят, что мысль объективируется в языке.

Мышление не только выражается, но во многом и формируется в языке. Различие языков задает особенности мышления разных народов. Речь, конечно, идет не о логическом мышлении, которое одинаково у разных народов, а о мен-тальности – обыденном мышлении, в котором выражаются специфические этнические, исторические, социокультурные особенности той или иной группы. Ядро структуры языка составляет единая логико-понятийная база, базовый компонент мышления, который делает возможным принципиальное понимание людьми друг друга. Однако это лишь основа языка. Область внелогического отражения мира, которая также находит выражение в языке, не предполагает единства. Представители разных языковых сообществ переживают и оценивают действительность по-разному. Процесс влияния языка на мышление можно описать следующим образом. Фундаментальные, жизненно-важные образы фиксируются в языке, а затем в предзаданной форме транслируются другим поколениям носителей данного языка. Уже устоявшаяся языковая система предлагает готовые типы оценок и восприятий реальности, определяет особенности образного мышления и переживания.

Любой аспект языка может стать источником информации о ментальности, особенностях наглядно-образного отражения мира. Например, ментальность может выражаться в синтаксической структуре языка. Польская исследовательница А. Вежбицкая считает, что существует два основных синтаксических типа языков, в которых зафиксировано два разных способа отношения к реальности. Различие этих подходов выражается особенностями фраз «я делаю» и «со мной происходит». В первом случае человек предстает как активный деятель, во втором – как пассивное существо, не контролирующее события. Первый подход А. Вежбиц-кая называет агентивным, второй пациентивным. Русский язык, согласно этой типологии, тяготеет к пассивным безличным конструкциям, хотя и активные в нем имеются, но в повседневном общении употребляются значительно реже. Эти особенности языка напрямую связаны с особенностями российской ментальности, предполагающей по большей части пассивное реагирование на события, а не активное формирование ситуации.

Несмотря на то что словесный язык – универсальное средство общения, с его помощью можно выразить не все. Для эмоции, переживания адекватной формой может оказаться вовсе не слово, а художественный образ, религиозный символ, жест, поступок или молчание. Культура предлагает огромные возможности для выражения различных движений души. Развитие культуры сопровождается умножением всех типов знаковых систем. Люди создают все новые и новые языки в соответствии с теми задачами, которые им приходится решать, и используют знаковые системы, сложившиеся естественно.

6.7. Сознание и мозг

Проблема соотношения сознания и мозга находится на стыке философии и конкретно-научных дисциплин. Философское решение этой проблемы представлено в трех вариантах. Дуалистическая концепция рассматривает материю и сознание как две не зависящие друг от друга субстанции, существующие по собственным законам. Идеализм признает первичным духовное начало, а материю рассматривает как одно из проявлений духовной субстанции. Материализм, напротив, сводит сознание к одному из типов материальных процессов и называет сознание функцией высокоорганизованной материи. Наука в силу особенностей этого типа знания тяготеет к материалистической форме мировоззрения. Однако абстрактное философское положение о первичности материи и вторичности сознания не может удовлетворить науку, стремящуюся выявить механизмы взаимосвязей материи и сознания, наполнить конкретным смыслом представление о специфике процессов сознания и подтвердить невозможность их существования вне материи.

Формулируя суть общенаучной проблемы «сознание – мозг», Д.И. Дубровский сводит ее к двум вопросам:

• каким образом явление субъективной реальности связано с мозговым процессом, если явлениям субъективной реальности невозможно приписать физических характеристик, а мозговые процессы ими обладают?

• как объяснить управляющую функцию субъективных процессов, т. е. каким образом сознание управляет физическими действиями человека?

Д.И. Дубровский предлагает информационную модель для объяснения соотношения сознания и мозга. По его мнению, отношение между материальным и психическим, т. е. между мозгом и сознанием, следует рассматривать как отношение между носителем информации и самой информацией. Сознание отличается от других типов информации по своему кодовому воплощению. Кодом для сознания выступают мозговые нейродинамические процессы: сознание – образ, а мозговой процесс – код для этого образа. Управляющая функция сознания объясняется его информационной природой. Особенность сознания состоит в том, что оно представляет собой информацию только о предмете, но не о коде – нейрофизиологическом процессе в мозге – носителе этой информации. Сам нейродинамический процесс остается скрытым от сознания. Другой особенностью сознательной информации является то, что один и тот же образ может передаваться бесчисленным количеством кодов. Это обстоятельство подтверждается научными и медицинскими данными. Если у человека повреждается какая-то часть мозга, другие сферы берут на себя выполнение утраченных функций: правое полушарие может частично выполнять функции левого, и наоборот.

В информационной концепции сознания приемлемым с точки зрения современных научных данных образом конкретизируется философское положение о первичности материального и неразрывной связи материального и психического, а также объясняются конкретные механизмы связи между материальным и психическим. Именно поэтому информационную модель соотношения сознания и мозга с успехом используют не только философы, но и представители конкретно-научных дисциплин.

6.8. Социальное и биологическое в человеке. Индивид, личность, индивидуальность

Современное естествознание стремится обойти крайности «биологизации» и «социологизации» в понимании природы человека. Тем не менее в истории науки существуют примеры и панбиологизма, и пансоциологизма. Панбиоло-гизм выводит все особенности человека из его биологической природы и настаивает на полной зависимости индивидуального развития человека от генетических факторов. Пансоциологизм, напротив, утверждает, что генетические задатки у всех людей одинаковы, а личность и характер формируются только под влиянием общества, под действием воспитания и образования. Очевидно, что эти крайние позиции неадекватны и даже ущербны. В современной науке наиболее распространенной является точка зрения, согласно которой генетически наследуются не способности человека, а только их задатки, развитие же способностей во многом зависит от условий жизни и общения. Понятно, что в этом случае особую роль приобретают первые годы жизни индивида, первоначальный этап социализации, который «запускает» или, напротив, «блокирует» генетические механизмы.

В комплексе естественно-научных дисциплин о человеке одно из главных мест занимает социобиология. Термин «социо-биология» происходит от латинского слова socialis – общественный и греческих слов biо – жизнь и logos – учение. Социобиология представляет собой синтез популяционной генетики, этологии и экологии. О популяционной генетике и экологии мы говорили в предыдущей теме (5.6, 5.7, 5.8). Этология – это наука о биологических основах, генетически обусловленных компонентах и закономерностях поведения животных. Основы этологии были сформулированы еще в конце XIX в. В качестве современной научной дисциплины этология сформировалась в 1930-е гг. благодаря усилиям К. Лоренца и Н. Тинбергена.

Социобиология – научная дисциплина, изучающая генетические основы социального поведения животных и человека, их эволюцию под действием естественного отбора. Возникновение социобиологии связывается с выходом в 1975 г. книги американского ученого Э. Уилсона «Социо-биология: новый синтез». Социобиология выявляет сходство между социальным поведением животных и человека, проясняет механизмы генетической детерминации поведения человека. В частности, одной из проблем является проблема генетических, биологических основ морального поведения. В рамках социобиологической парадигмы для объяснения этического поведения и мышления человека достаточно использовать эволюционную теорию Ч. Дарвина, никаких других механизмов морального поведения, кроме биологических, социобиологи не предполагают. По мнению Э. Уилсона, сознание вообще, а не только моральное сознание, «является устройством для выживания и воспроизводства, а разум – всего лишь один из инструментов для биологического воспроизводства». Особый предмет интереса социобиологии – альтруистическое поведение, которое также описывается сугубо биологическими механизмами. Наиболее популярными являются модели «родственного отбора» и «взаимного альтруизма». Согласно первой модели эволюционное значение имеет не индивидуальное выживание, а трансляция генов, поэтому для индивида эволюцион-но выгодным может оказаться собственная гибель, способствующая воспроизводству родственных индивидов. Вторая модель предполагает, что, оказывая помощь другим, неродственным индивидам, человек в свою очередь может рассчитывать на ответную помощь с их стороны, что в конечном счете также способствует трансляции генетической информации.

В методологическом плане социобиология экстраполирует выводы, полученные при изучении поведения животных, на человека, утверждая ведущую роль биологических факторов в развитии личности. Конечно, роль культурных влияний не отрицается, однако они отходят на второй план. Социобиология выступает с идеей синтеза биологического и социального знания, но на основе биологии. Безусловно, Э. Уилсон и его последователи получили интересные данные, объективность и эвристическую ценность которых не следует отрицать. Однако прояснение методологических оснований самой социобиологии ставит вопрос о том, правомерна ли полная аналогия между поведением животных и человека, тем более сомнительно выглядит тотальная экстраполяция данных биологии на человеческое общество. Конечно, человек – часть живой природы, он подчиняется биологическим закономерностям, однако объяснение поведения человека только в биологических терминах вряд ли правомерно.

На человека можно взглянуть с трех точек зрения: биологической, психологической, социальной. Человека можно рассматривать как физическое тело, принадлежащее биологическому миру и подчиняющееся его законам. Такой взгляд выражается в понятии «индивид», т. е. конкретный представитель человеческого рода, носитель психофизиологических качеств. В понятии «индивид» собственные индивидуальные особенности человека не принимаются во внимание, речь идет только об общих с другими людьми свойствах: как представитель вида человек лишь один из многих.

Человек рождается с не до конца сформированными ана-томо-морфологическими системами, которые продолжают свое развитие в условиях социума. В отличие от других видов животных он плохо «укоренен» в природе. Животное от рождения имеет большой набор инстинктивных форм поведения, наделено всеми свойствами, необходимыми для выживания. Человек же, если рассматривать его только как биологическое тело, существо недостаточное. В качестве животного он был бы обречен на гибель в природном царстве. Однако в процессе антропогенеза человек выработал гибкую систему надынстинктивных ориентиров, превратив свое биологическое несовершенство в благодатное свойство (6.3). С момента рождения индивид является носителем специфической биологии, сформированной предшествующим развитием человеческого рода, он обнаруживает биологическую готовность усваивать культурно-исторические достижения общества. Именно поэтому, как писал философ М. Шелер, «человек всегда может быть лишь чем-то большим или меньшим, чем животное, но животным – никогда».

В отличие от животного, способного жить в очень ограниченных условиях, к которым оно инстинктивно приспособлено, человек не просто адаптируется к реальности, но и преобразует ее в соответствии со своими потребностями. Адаптация к реальности происходит благодаря средствам, предоставляемым культурой. Культура – мир символов – стоит между человеком и природой, с одной стороны, лишая его непосредственности инстинктивных биологических реакций, а с другой – открывая возможности свободного полагания целей и целенаправленного действия.

Социокультурный взгляд на человека выражается в понятии «личность», которое означает понимающее и мыслящее существо, способное к саморефлексии. Индивид становится личностью в процессе социализации, через общение с другими людьми и усвоение в процессе этого общения культурных достижений человечества, поэтому личность иногда определяется как социальная индивидуальность. Процесс социализации основывается на способности человека к уподоблению. Ребенок не в состоянии самостоятельно осознать ценность и смысл происходящего вокруг, другие люди выступают для него способом бытия общечеловеческих ценностей и смыслов. Личностные свойства производны от социальной, психологической и биологической сторон природы человека, даже при частичной деформации одного из начал полноценная личность не формируется.

Личность – это динамическая система, находящаяся в постоянном развитии. Все элементы этой системы многосторонне взаимодействуют друг с другом, трансформируя и самих себя, и личностную систему в целом. Единство личности выражается в понятии «Я», переживание самотождественности и целостности субъективной реальности также неразрывно связано с чувством «Я». Рефлексирующее «Я» – центр личностного универсума, выражение осознанной индивидуальности, однако это не вся личность. Существуют разные представления о структуре личностного универсума. Выше были подробно изложены идеи К. Г. Юнга, касающиеся этого вопроса (6.4, 6.5). В современной науке представлены и другие концепции структуры личности. Например, российский психолог И. Кон предлагает следующую модель:

• экзистенциальное «Я», субъектно-деятельное начало;

• рефлексивное «Я», представление «Я» о самом себе – Я-концепция;

• переживаемое «Я», которое не укладывается в рациональные понятия.

Российский культуролог и философ П. Гуревич рассматривает личность как единство телесных характеристик, возрастных особенностей, половой принадлежности, национально-этнических черт и т. п.

Важным для характеристики личности является свойство идентичности. По мнению американского психолога Э. Эрик-сона, термин «идентичность» имеет несколько смыслов:

• тождественность;

• индивидуальность;

• подлинность.

Идентичность можно определить как твердо усвоенный и принимаемый образ самого себя во всем богатстве взаимоотношений с миром и другими людьми. Идентичность – хрупкий баланс между миром и личностью, любое изменение с той или с другой стороны приводит к смещению этого баланса и необходимости находить новую идентичность.

Понятие «личность» следует отличать от понятия «характер», т. е. совокупность психологических особенностей человека, его психологической индивидуальности. Уникальность личности выражается в понятии «индивидуальность». Основа уникальности заложена на биологическом уровне: каждый человек, несмотря на то что он несет в себе видовые характеристики, неповторим. Другим, помимо уникальности, свойством индивидуальности является целостность.

Итак, понятия «личность», «индивид», «индивидуальность» различаются следующим образом: индивид – обозначение человека, взятого с биологической точки зрения, как представителя вида Homo sapiens, личность – интегральное единство биологической, психологической и социальной сторон человека, его сознательных и бессознательных проявлений, фокусирующееся в чувстве «Я», индивидуальность – культурологическое видение человека, при котором на первый план выходят его психологическая самобытность, неповторимость и оригинальность.

Тема 7. СОВРЕМЕННЫЕ МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

7.1. Кибернетика

Современная наука в отличие от классической занимается изучением сложных систем с большим количеством элементов и связей между ними. В классе сложных систем можно выделить подкласс систем с так называемой «обратной связью». Различают два типа обратной связи:

положительная обратная связь между системой и средой, в результате которой внешнее воздействие среды приводит к накоплению внутренних изменений в системе и образованию новых структур;

отрицательная обратная связь между системой и средой, в результате которой внешнее воздействие среды уменьшается или сводится на нет, а система возвращается к своему инварианту, т. е. отклонение от стабильного состояния корректируется после получения информации об этом.

Кибернетика занимается изучением сложных систем с отрицательной обратной связью, т. е. таких систем, которые поддерживают инвариантное состояние в результате взаимодействия с окружающей средой. Как писал основатель кибернетики американский математик Н. Винер, «жизнь – это островок „здесь-сейчас“ в умирающем мире. Процесс, благодаря которому мы противостоим потоку разрушения и упадка, называется гомеостазом. Мы продолжаем жить в очень специфической среде, которую несем с собой до тех пор, пока разрушение не станет преобладать над процессом нашего собственного восстановления. Тогда мы умираем».

Слово «кибернетика» происходит от греч. kybernetike – искусство управления. Кибернетика возникла на стыке математики, техники и нейрофизиологии и представляет собой междисциплинарный подход в рамках новой системной научной парадигмы, который применяется не только в названных дисциплинах, но и в физике, геологии, биологии, социологии. Начало эры кибернетики связывают с выходом в 1948 г. книги Н. Винера «Кибернетика, или Управление и связь в животном и машине».

Кибернетика изучает процессы управления, связанные с обменом информацией между системой и средой, и выявляет зависимости, существующие между информацией и другими характеристиками системы. Информация – центральное понятие кибернетики. Как писал Н. Винер в работе «Человеческое использование человеческих существ: Кибернетика и общество», «в то время как энтропия является мерой дезорганизованности, информация, переносимая некоторым потоком посланий, определяет меру организованности. Фактически мы можем определить информацию^ как отрицательную энтропию».

В рамках кибернетики формулируются и другие понятия: «обратная связь», «управление», «организованность» и т. п., которые также используются многими научными дисциплинами. Кибернетика дает новые методы исследования, в частности, на закономерностях, открытых кибернетикой, основан метод моделирования, широко используемый как в естественных, так и в гуманитарных науках (1.5). Создатель кибернетики Н. Винер вообще утверждает, что «физическое функционирование живого организма и наиболее современных коммуникационных машин примерно одинаковы в стремлении контролировать уровень энтропии при помощи обратной связи. Обе системы имеют сенсоры или рецепторы, позволяющие получать информацию из окружающей среды на низком энергетическом уровне и использовать ее для дальнейших действий в отношении внешнего мира. В обоих случаях присутствуют искажения информации за счет влияния самого аппарата восприятия, живого или искусственного. Целью получения информации является повышение эффективности действий во внешней среде. В обоих случаях результат совершенных действий (а не намерений) возвращается к некоторому регулирующему центру». Таким образом, процессы управления, считает Н. Винер, подчиняются единым закономерностям независимо от того, протекают они в обществе, живой или неживой природе.

На основе кибернетики возникло новое направление научного исследования – информатика. Информатика представляет собой науку о взаимодействиях человека с получаемой им информацией. Она призвана выявить законы такого взаимодействия и на их основе сформулировать принципы его оптимизации.

В конце XX в. развитие информационных технологий привело к созданию глобальной информационной сети Интернет. С технической точки зрения Интернет – это объединение транснациональных компьютерных сетей, связывающих всевозможные типы компьютеров, физически передающих информацию по всем доступным типам линий. Сеть Интернет децентрализована, поэтому отключение даже значительной части компьютеров не повлияет на ее работу. В 1995 г. число полноценно подключенных к глобальной сети компьютеров составило около 7 млн, а число абонентов– 15 млн. Ежемесячно глобальная сеть растет примерно на 7-10 %. По некоторым прогнозам, уже в первые десятилетия наступившего века Интернет станет доступен так же, как телефон или телевидение. Интернет, поначалу обслуживающий учебные или исследовательские программы, теперь востребован в бизнесе, политике и, конечно, стал глобальной сферой общения. В архивах свободного доступа виртуальной сети можно найти информацию по всем видам человеческой деятельности.

Развитие информационных технологий в последние годы значительно изменило жизнь людей. Понятие информации прочно вошло как в обыденный, так и в научный обиход. На государственном уровне обсуждаются вопросы информационного развития и информационной безопасности общества. И хотя борьба политиков с так называемым информационным хаосом выглядит сомнительно, поскольку сомнительно само понятие информационного хаоса, тем не менее очевидно, что информация стала важнейшим фактором развития современной культуры.

7.2. Синергетика

Большинство реальных процессов в природе носит необратимый характер, и фактор времени играет существенную роль для их описания. Однако долгое время физика изучала только обратимые процессы. В классической механике достаточно было задать систему координат и скорость движущегося тела, для того чтобы определить характер его движения. С помощью математических вычислений, зная начальные условия, можно было определить положение тела в любой момент как в прошлом, так и в настоящем или будущем.

Впервые фактор времени был учтен при описании тепловых процессов в термодинамике. В науку было введено понятие энтропии – меры беспорядка в системе (2.3). Однако понимание необратимости процессов в термодинамике, связанных с повышением энтропии, дезорганизацией и разрушением системы, конфликтовало с явлениями самоорганизации и усложнения систем, которые наблюдались в живой природе. Эволюция живых систем, вопреки законам возрастания энтропии, приводила к их усложнению и повышению степени самоорганизации. Окончательно противоречие физических и биологических представлений было осознано в конце XIX в. после создания эволюционной теории Ч. Дарвина.

Конфликт физических и биологических представлений удалось разрешить после того, как наука обратилась к понятию открытой системы. В закрытых системах, которые рассматривались классической физикой в качестве естественных, не происходит обмена энергией и веществом с внешним миром. В замкнутых системах вектор протекания процессов направлен от упорядоченности через равновесие к хаосу. Такие системы стремятся к состоянию максимальной неупорядоченности. Основными характеристиками процессов в замкнутых системах являются равновесность и линейность.

Открытые системы, напротив, обмениваются энергией, веществом и информацией с внешним миром. В таких системах при определенных условиях могут самопроизвольно возникать новые упорядоченные структуры, повышающие степень самоорганизации системы. Ключ к пониманию процессов самоорганизации был найден в представлении о взаимодействии системы с окружающей средой. Основными характеристиками процессов в открытых системах являются неравновесность и нелинейность.

Изучением открытых неравновесных систем занимается синергетика. Синергетика возникла на стыке физики и химии в 70-е гг. XX в., а затем приобрела статус междисциплинарного подхода. Основоположниками синергетики являются И. Пригожин и Г. Хакен. Термин «синергетика» происходит от греч. sinergia – сотрудничество, содействие.

Синергетика, так же как кибернетика, изучает системы с обратной связью. Однако в отличие от кибернетики, изучающей динамическое равновесие в самоорганизующихся системах, синергетика исследует механизмы возникновения новых структур за счет разрушения старых, а не процессы стабилизации. Синергетические системы функционируют в соответствии с принципом положительной обратной связи.

Синергетика является наиболее общей на данный момент теорией самоорганизации и изучает закономерности этих явлений во всех типах материальных систем. Как пишет Г. Хакен, принципы самоорганизации распространяются «от морфогенеза в биологии, некоторых аспектов функционирования мозга до флаттера крыла самолета, от молекулярной физики до космических масштабов эволюции звезд, от мышечного сокращения до вспучивания конструкций». Синергетика претендует на открытие универсальных механизмов самоорганизации как в живой, так и в неживой природе. Теоретической основой синергетики выступает термодинамика нелинейных систем, или неравновесная термодинамика.

Исходным принципом синергетической концепции является различие процессов в открытых и закрытых системах. В отличие от классической науки, рассматривавшей закрытые системы как абсолютный тип упорядоченности мира, синергетика в качестве предмета изучения выбирает открытые системы. По мнению ее создателей, именно открытые системы являются универсальными, а протекающие в них процессы способствуют самоорганизации мира. «Искусственное может быть детерминированным и обратимым, – пишут И. Пригожин и И. Стенгерс, – естественное же непременно содержит элементы случайности и необратимости». Система называется самоорганизующейся, если она без специального воздействия извне обретает новую пространственную, временную или иную структуру. Главные свойства открытых самоорганизующихся систем – неустойчивость и нелинейность.

Опираясь на это знание, синергетика предлагает следующее объяснение механизма возникновения порядка из хаоса. Пока система находится в состоянии термодинамического равновесия, все ее элементы ведут себя независимо друг от друга и на создание упорядоченных структур неспособны. В какой-то момент поведение открытой системы становится неоднозначным. Та точка, в которой проявляется неоднозначность процессов, называется точкой бифуркации (разветвления). В точке бифуркации изменяется роль внешних для системы влияний: ничтожно малое воздействие приводит к значительным и даже непредсказуемым последствиям. Между системой и средой устанавливается отношение положительной обратной связи, т. е. система начинает влиять на окружающую среду таким образом, что формирует условия, способствующие изменениям в ней самой. Т. е. система противостоит разрушительным влияниям среды, меняя условия своего существования.

Под влиянием энергетических взаимодействий с окружающей средой в открытых системах возникают так называемые эффекты согласования и кооперации, когда различные элементы начинают действовать в унисон. Такое согласованное поведение синергетика называет когерентным. Как следствие происходят процессы упорядочения, возникновения из хаоса новых структур. После возникновения новая структура, называемая диссипативной, включается в дальнейший процесс самоорганизации материи. Диссипативные структуры возникают за счет рассеяния (диссипации) энергии, использованной системой, и получения новой энергии из окружающей среды. Диссипатив-ная структура как бы извлекает порядок из окружающей среды, повышая собственную внутреннюю упорядоченность и увеличивая хаос и беспорядок во внешнем мире.

Таким образом, внешние взаимодействия оказываются фактором внутренней самоорганизации систем, которые в свою очередь способствуют самоорганизации других систем и т. д. Взаимодействие системы со средой оказывается существенным условием ее эволюции. Процессы самоорганизации характеризуются нелинейностью, наличием обратных связей, открывающих большие возможности управляющего воздействия.

Направление развития системы после прохождения точки бифуркации оказывается непредсказуемым. Однозначно спрогнозировать будущее открытой неравновесной системы оказывается невозможным. Таким образом, ключевую роль в процессах самоорганизации играют случайные факторы. «Будущее при нашем подходе, – пишут И. Пригожин и И. Стенгерс, – перестает быть данным; оно не заложено более в настоящем. Это означает конец классического идеала всеведения». Представление об объективности случайных факторов становится фундаментальным принципом современной науки.

Синергетический подход позволяет ответить на вопрос: почему вопреки действию закона энтропии мир демонстрирует высокую степень организованности и порядка? Синергетика последовательно опровергает теорию тепловой смерти Вселенной (2.3). Хаос понимается как особый вид регулярной нерегулярности и более не рассматривается как разрушительное состояние. Хаос созидателен, поскольку развитие и самоорганизация систем осуществляются через хаотичность и неустойчивость. Синергетика утверждает, что законы самоорганизации действуют на всех уровнях материи, поэтому синергетический подход позволяет преодолеть разрыв между живой и неживой природой и объяснить происхождение жизни через самоорганизацию неорганических систем. Создатель новой концепции И. При-гожин считает, что синергетический взгляд на мир меняет наше представление о случайности и необходимости, необратимости материальных процессов, трансформирует привычное представление о времени, позволяет иначе понять характер и сущность энтропийных процессов. В настоящее время синергетический подход получил признание не только в естествознании, но и в гуманитарных и социальных науках. Более того, синергетика постепенно преодолевает границы междисциплинарных научных исследований, превращаясь в новую мировоззренческую парадигму.

7.3. Концепция глобального эволюционизма в науке и философии

На протяжении всей истории естествознания идея развития была одной из фундаментальных, определявших взгляд человека на мир. Представления о необратимости времени в живой природе появились еще в античной философии (в частности, идея Аристотеля о «лестнице существ»). Поначалу в примитивных формах (преформизм) идея развития утвердилась в естествознании XVII–XVIII вв. В XVII в. Р. Декарт предложил космогоническую теорию, в которой высказывалась мысль о развитии вещественной материи, составляющей универсум. Космология Р. Декарта носила умозрительный характер, тем не менее она содержала совершенно неожиданные для своего времени предположения. В XVIII в. И. Кант создал собственную космогоническую концепцию, в которой последовательно проводилась мысль об эволюции Вселенной (2.2). Затем в XIX в. Ч. Дарвин предлагает теорию биологической эволюции, прояснившую, каким образом осуществляется развитие в живой природе. Дарвиновская концепция, ставшая основанием теоретической биологии, показала, что сложность организации в живой природе непрерывно нарастает, и определила те факторы, которые влияют на этот процесс (2.5).

В конце XIX – начале XX в. идея развития из биологии постепенно проникла в геологию, историю, социологию. Однако для физики и химии эта идея долгое время оставалась чуждой. Введение понятия энтропии в классической термодинамике несколько изменило ситуацию. Однако происходящие в закрытых термодинамических системах процессы понимались как постепенное «умирание» системы, переход в состояние теплового равновесия. Неклассическая квантовая механика XX в. также рассматривала только обратимые процессы, в которых фактор времени не играл особой роли.

Начало изменений в фундаментальных естественных науках совпало с открытием нестационарности Вселенной и осмыслением этого обстоятельства в современных космологических концепциях (4.2). Оказалось, что наша Вселенная расширяется, а галактики разбегаются. В середине XX в. была выдвинута гипотеза происхождения Вселенной из первоначального сингулярного состояния, в 1970-е гг. построена теория Большого Взрыва, объясняющая эволюцию нашего мира, тогда же, в 1960-1970-е гг., была создана синергетическая концепция (7.2). Все эти открытия способствовали распространению принципа развития на фундаментальные науки – космологию, астрономию, физику, химию. Следует заметить, что произошло не просто заимствование идеи развития из биологии, а значительное переосмысление характера процессов, протекающих на всех уровнях существования материи.

Современное естествознание рассматривает мир как множество открытых, самоорганизующихся систем, процессы в которых носят необратимый характер. Вселенная развивается во времени от момента Большого Взрыва до появления человеческого общества. Существует определенная преемственность в законах происхождения Метагалактики, возникновения Земли, зарождения и развития жизни, становления человека и общества. На всех уровнях организации материи происходят постепенное усложнение систем, повышение уровня их системной организации.

На основе обобщения прежних эволюционных знаний, новых данных о процессах самоорганизации, а также в связи с интегративными процессами в самой науке в конце XX в. была сформулирована концепция глобального эволюционизма, претендующая на статус нового научного мировоззрения. Концепция глобального эволюционизма претендует на построение универсальной модели эволюции, связывающей воедино космогенез, геогенез, биогенез и антропо-социогенез. Эта концепция позволяет преодолеть границы узкодисциплинарных подходов, которые характерны для классического и даже неклассического естествознания, дает ключ к пониманию процессов эволюции и, самое главное, позволяет преодолеть пропасть между живой и неживой природой, объяснить происхождение жизни без обращения к сверхъестественным силам. В эволюционной парадигме возникновение жизни рассматривается как закономерный результат длительного процесса космической, геологической и химической эволюции.

Единство эволюционных процессов в природе – живой и неживой – и обществе выражается в понятии коэволюции. Коэволюция природы и общества – это область исследования, которая уже не является только естественнонаучной. В изучении процессов коэволюции естествознание смыкается с обществознанием и философией. Как считает российская исследовательница Р.С. Карпинская, прояснение процесса коэволюции возможно лишь в новом теоретическом пространстве, объединяющем «две культуры» – естественно-научную и гуманитарную (1.6).

В концепции глобального эволюционизма важное место занимает антропныгй принцип, согласно которому возникновение человечества стало возможным в силу определенной структуры нашей Вселенной, заданной в первые мгновения после Большого Взрыва. Как считает А.Н. Павленко, «антропный космологический принцип явился естественным наполнителем той пустоты, которая возникла в мировоззренческом фоне науки после ее секуляризации».

Существуют различные версии антропного принципа. Так, в 1973 г. Б. Картер сформулировал слабый и сильный антропные принципы. Согласно слабому антропному принципу «наше положение во Вселенной с необходимостью является привилегированным в том смысле, что оно должно быть совместимо с нашим существованием как наблюдателей». Это означает, что человек воспринимает мир из определенной, выделенной во временном смысле «области» Вселенной, в которой сложились условия, необходимые и достаточные для существования наблюдающего разума.

Формулировка сильного антропного принципа иная: «Все-ленная^ должна б^1ть такой, чтобы в ней на некотором этапе эволюции допускалось существование наблюдателей». Иначе говоря, с самого начала существования нашей Вселенной все необходимые физические и космологические параметры были точно «подогнаны» таким образом, чтобы в мире появился наблюдающий разум, т. е. человек. Сильный антропный принцип подчеркивает нетипичность нашего мира.

Существуют также и другие формулировки антропного принципа. В частности, одна из них, предложенная Ф. Тип-лером, звучит следующим образом: «во Вселенной должна возникнуть разумная обработка информации, и, раз возникнув, она никогда не прекратится». Еще одна формулировка, предложенная Дж. А. Уилером, выглядит так: «Наблюдатели необходимы для того, чтобы Вселенная возникла».

С одной стороны, антропный принцип подчеркивает целостность нашей Вселенной, единство различных видов эволюции на всех уровнях существования материи, которое в итоге приводит к появлению наблюдающего и познающего мир человека. Однако, с другой стороны, некоторые формулировки антропного принципа подталкивают к телеологическим и ан-тропоцентристским взглядам на происхождение и развитие Вселенной. Например, возможна следующая интерпретация антропного принципа: существует только одна возможная Вселенная, возникшая с целью порождения человека, наблюдающего ее. Это дает основание некоторым исследователям считать антропный принцип не просто излишним, но вредным для научного мировоззрения. Такую позицию занимает X. Пэгельс, который полагает, что «антропный принцип есть идея ненаучная, назначение которого в ближайшее время будет состоять в том, чтобы стать в истории науки музейным экспонатом, ворохом пыли». Другой исследователь космологических проблем, М. Гарднер, утверждает, что ан-тропный принцип, во-первых, является простой тавтологией; во-вторых, носит характер гипотезы ad hoc; в-третьих, исключает любую опытную проверку, а следовательно, является ненаучным.

Для преодоления телеологических и антропоцентрист-ских интерпретаций антропного принципа современными учеными и философами вводится допущение существования множества миров, основанных на тех же физических законах, что и наша Вселенная, но с другими численными значениями физических констант, так называемая концепция «ансамбля вселенных». В каждой вселенной этого множества реализуется определенный набор физических параметров. Существование наблюдающего разума возможно только в тех вселенных, где существует набор физических констант со строго определенными значениями. Весь необходимый для существования разума набор условий реализовался в нашей Вселенной. В данном случае речь идет о таких физических параметрах, как константы гравитационного, слабого, электромагнитного и сильного взаимодействий, массы основных элементарных частиц протона, нейтрона и электрона, постоянная Планка h, гравитационная постоянная G, скорость света с и заряд электрона. Значения этих констант были установлены экспериментально. Как показывают математические расчеты, даже незначительное изменение этих физических параметров приводит к изменению структуры Вселенной. В ней становится невозможным существование атомных ядер, самих атомов, звезд или галактик и, следовательно, жизни.

Концепция «ансамбля вселенных» подводит к выводу о том, что не мир таков, потому что в нем существует человек, а человек существует во Вселенной потому, что в ней реализовались определенные условия. Как считает Г.М. Ид-лис, мы наблюдаем заведомо не произвольную область Вселенной, а только ту, структура которой сделала ее пригодной для возникновения и развития жизни. В других частях мира могут реализоваться иные физические условия, отличающиеся от условий в нашей Метагалактике, что делает их непригодными для жизни, т. е. мы являемся наблюдателями только определенных физических процессов, процессы же иного типа протекают без наблюдателей. При этом исключаются телеологические и антропоцентрические интерпретации, подталкивающие к идее некоего «замысла», согласно которому возникла уникальная Вселенная, где сложились все необходимые предпосылки для возникновения человека.

Необходимо заметить, что в истории философии существуют аналоги концепции «ансамбля вселенных», например идея «возможных миров» философа XVII в. Г. Лейбница. Г. Лейбниц допускал существование всех логически возможных миров, но наш мир он называл наилучшим, поскольку в нем существует возможность для развития и совершенствования. Идея множественности миров-планет высказывалась и до Г. Лейбница философами и естествоиспытателями XVI – начала XVII вв. Дж. Бруно и Г. Галилеем.

В отношении к антропному принципу нет единства. Шкала оценок варьируется от восторженного приятия до полного отторжения. Более того, нет однозначности и в формулировках самого антропного принципа. Скорее существует целый набор формулировок, интерпретаций и установок, вырастающих из разных философско-мировоззренческих позиций. Очевидно, дальнейшее развитие естествознания покажет, насколько эвристичным является антропный принцип, и либо его утвердит, либо, напротив, отвергнет.

Некоторые исследователи считают, что концепция глобального эволюционизма, существенной частью которой является антропный принцип, имеет смысл только в аксиологическом, ценностном плане, но никак не в естественнонаучном. В частности, Л.В. Фесенкова полагает, что «идея глобального эволюционизма – регулятивная идея, дающая представление о мире как о целостности, позволяющая мыслить общие законы бытия в их единстве и одновременно дающая возможность соотнести „универсум“ с человеком, сделать его „соразмерным“ человеку». В концепции глобального эволюционизма мир предстает как прогрессивно развивающаяся система, в которой все этапы эволюции подчиняются единым закономерностям. Понятно, что положение человека в такой мировоззренческой схеме весьма благодатно: этапы прогрессивного развития мира в конечном счете приводят к появлению самого высшего и самого сложного продукта материи – человека. В такой картине мира, пишет Л.В. Фесенкова, «человек приобретает „онтологические преимущества“ по сравнению с другими объектами природы^ Иначе говоря, концепция глобального эволюционизма дает объективные основания для рассмотрения себя в качестве наивысшего продукта природы». Разгадка широкого распространения идеи глобального эволюционизма заключается, таким образом, в пристрастности человека, в его тяге к определенному образу самого себя.

Подобный способ отношения к миру имеет аналоги в истории культуры. Так, античные мудрецы от первых натурфилософов милетцев и ионийцев до представителей классической античной философии Платона и Аристотеля стремились обнаружить и философски оправдать мир, который был бы стабилен в своей необходимости и гарантировал бы также стабильное существование человеку. Превращая бытие в единое и умопостигаемое, греки приручали его. Действительно, космос в представлении античных философов гармоничен и, что еще важнее, соразмерен человеку. Античный мудрец не чувствует никаких конфликтов с миром: мир логичен, необходим, разумен и умопостигаем. Особенно ярко эта идея выразилась в философии элеатов, которые искали такое бытие, которое в своей неизменности и вечности было бы дано уму, а не чувствам, фиксирующим лишь изменчивость и множественность. Таким образом греческие философы удерживали мир от опрокидывания в изменчивость и множественность, т. е., по их мнению, в хаос и небытие. В их понимании мир гармоничен, един и непротиворечив, а значит, соразмерен человеку.

Как пишет А.Н. Павленко, «греческая модель замкнутого видимого мира, в которой человеку в те далекие времена давалось превосходное чувство защищенности, вызывала непосредственное переживание счастья от наблюдения божественного порядка^ Эта защищенность в эпоху Ренессанса разрушается, оставляя человека в пустой паскалевой бездне – „вместилище“^ Своеобразный ренессанс античной модели замкнутого мира приведет к переосмыслению и места самого человека в этом мире. Данный вывод, конечно, не означает необходимости возврата к представлениям о помещении человека каким-либо сверхъестественным существом на его прежнее центральное место, но он требует к себе пристального внимания и может служить основанием для серьезного эпистемологического анализа взаимоотношения человека и Вселенной, отрицание которого не представляется возможным».

Аналогия между современной концепцией глобального эволюционизма и представлениями древних греческих философов прозрачна. Идея глобального эволюционизма представляет собой простую и гармоничную онтологическую схему, в которой реальные процессы развития в мире представляются несколько упрощенным образом. Весь мир подчиняется единым законам, единой смысловой линии движения от низшего к высшему, от менее совершенного к более совершенному, от простоорганизованного к сложнооргани-зованному. Чем не греческий логос – закон мироздания? Кроме того, человек в этом мире имеет все преимущества, поскольку выступает вершиной универсального развития мира. Кроме того, как пишет Л.В. Фесенкова, несистемность самой идеи глобального эволюционизма дает возможность объединения в ее рамках противоречивых утверждений, в понятие глобального эволюционизма каждый вкладывает собственное содержание. В парадигме глобального эволюционизма уживаются идеи И. Пригожина и П. Тейяра де Шарде-на, дарвинизм и синтетическая теория эволюции, современные теология и мистика и т. п.

«Глобальный эволюционизм, – пишет Л.В. Фесенкова, – существует в виде огромного количества вариантов и версий, которые характеризуются различной степенью концептуальной проработанности – от малообоснованных утверждений, наполняющих обыденное сознание, до развернутых концепций, подробно рассматривающих весь ход универсальной эволюции мира^ Здесь идеальные представления субъекта о целостном мире включаются в строгие выводы науки. При этом переход от точного естественно-научного знания к иному типу, включающему веру, надежду, идеалы, как правило, не фиксируются. Этические ожидания санкционируются онтологическими представлениями. А именно: устройство мира таково, что в своем развитии он последовательно совершенствуется». Таким образом, при всей увлеченности идеями глобального эволюционизма не следует забывать, что эта концепция оставляет множество нерешенных вопросов и требует серьезного естественно-научного обоснования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Будущее науки: проблемы и перспективы

Любые идеи о будущем, даже если они хорошо обоснованы и весьма правдоподобны, обречены остаться на уровне прогнозов. Дальнейшее развитие культуры и науки как одного из компонентов культурного универсума может пойти по совершенно неожиданному пути, будущее человечества содержит возможности как для небывалого взлета, так и для катастрофического упадка. Как считает И. Пригожин, современное человечество находится в точке бифуркации, когда меняется соотношение порядка и хаоса и наступает ситуация непредсказуемости. И. Пригожин пишет: «Я убежден, что мы приближаемся сейчас точке бифуркации, после прохождения которой человечество окажется на одной из нескольких вероятных траекторий. Главный фактор – информационно-технологический бум. Мы подходим к созданию „сетевого общества“, в котором люди будут связаны между собой так, как никогда ранее». Новое сетевое общество может походить как на большой иерархически организованный муравейник, так и на общество свободных людей.

Для нынешнего этапа развития культуры характерно возрастание интереса к мистическим учениям и магическим практикам, очередная, уже не первая по счету, волна реми-фологизации захлестнула современный мир. На этом фоне все чаще звучат заявления о смерти науки как формы духовной культуры, об отсутствии у нее будущего и т. п. Вместе с тем разного рода «новые» знания, не будучи результатом объективного отражения связей, существующих в действительности, тем не менее маскируются под науку. Развитие квазинаучных знаний (1.1), использующих наукообразные формы для предъявления ненаучных образов и смыслов, свидетельствует о смене одной системы мифов другой, эти системы выражают лишь альтернативы мифологического мышления, но не означают создания альтернативы науке.

Утверждения о том, что у науки нет будущего, скорее всего, ошибочны. Наука меняет свой образ, что, однако, не отменяет ее сути – направленности на получение объективного знания о мире и человеке. Для характеристики современного этапа развития научного знания В.С. Степин предлагает различать классическую, неклассическую и пост-неклассическую формы рациональности и соответствующие им типы науки. Классическая рациональность связана с такими способами постижения действительности, при которых субъект полностью исключается из системы познания. Классическая рациональность имеет установку на объективированное познание действительности, при котором влияние человека на познавательный процесс не учитывается. Классическая рационалистическая парадигма рассматривает науку как абсолютное знание, существующее вне какого-либо социокультурного контекста.

Неклассическая рациональность характеризуется осознанием неустранимого влияния познавательных средств на объект и процесс исследования. Неклассическая рационалистическая парадигма учитывает влияние человека на познавательный процесс, однако по-прежнему не осознается социокультурная, мировоззренческая обусловленность научного познания.

Ностнеклассическая рациональность связана с пониманием неразрывной связи между ценностно-смысловыми структурами сознания познающего субъекта и характером его познавательной активности. Человек влияет на результаты познания в силу наличия у него специфических ценностных установок, которые формируются с опорой на вненауч-ный контекст. Таким образом, в рамках постнеклассической парадигмы осознается связь познавательной деятельности, в том числе и научной, с социокультурным контекстом, в котором эта деятельность осуществляется. Требование учета и истолкования ценностей становится предпосылкой получения объективных знаний о мире. Для постнеклассиче-ской науки характерно развитие междисциплинарных комплексных исследований (7), направленных на решение нестолько внутринаучных, сколько внешних для науки экономических, социальных, политических и культурных задач. Современная постнеклассическая наука рассматривает мир как единое изменяющееся целое, законы которого одинаковы на всех уровнях. Естествознание из ценностно-нейтрального знания, каким оно представляло себя на протяжении нескольких веков, превращается в аксиологически ориентированное, предполагающее введение этических, эстетических и т. п. норм в научное исследование.

Очевидно, что каждый следующий тип рациональности и научности не отрицает предшествующий, но лишь обозначает его границы и проблемы. Сейчас наука находится на постнеклассической стадии развития, и совершенно определенно можно сказать, что на смену постнеклассической науке со временем придут иные формы. Научное знание носит исторический характер, оно изменяется вместе с развитием культуры. Поэтому следует говорить не об исчезновении или умирании науки, а о ее трансформации. Возможно, мы стоим на пороге новой научной революции, следствием которой станет радикальное изменение наших представлений о мире, новый прорыв человеческого духа.

СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ

Аберрация – погрешности оптических изображений, которые могут быть нечеткими или окрашенными, не точно соответствуют контурам объекта.

Абиотические факторы – неорганические факторы (химические, физические, космические, геологические, географические), влияющие на жизнедеятельность организмов.

Абиогенез – концепция возникновения жизни из неорганического вещества.

Автогенез – концепция, объясняющая эволюцию жизни под действием только внутренних факторов.

Автокатализ – химическая реакция, в которой для синтеза вещества необходимо его присутствие в качестве катализатора, ускоряющего саму реакцию.

Автотрофы – организмы, синтезирующие все необходимые для жизни органические вещества из неорганических.

Адаптация – приспособление организма, его строения и функций к условиям среды обитания.

Адроны – семейство элементарных частиц (барионов и мезонов), участвующих в сильных взаимодействиях.

Аксиология – философское учение о ценностях.

Анаэробные организмы – организмы, живущие в отсутствии свободного кислорода.

Аннигиляция – превращение частицы и античастицы при их столкновении в другие частицы.

Антисциентизм – философско-мировоззренческая позиция, отрицающая роль науки в качестве главного, интегрального компонента культуры.

Античастицы – частицы-«двойники», отличающиеся от обычных частиц только знаком электрического заряда.

Антропоцентризм – мировоззренческая позиция, в соответствии с которой человек рассматривается как центр и главная цель мироздания.

Архетипы – универсальные структуры человеческой психики, имеющие формальный характер и проявляющиеся всегда в связи с конкретным культурным содержанием, элементарные структуры коллективного бессознательного.

Атрибут – неотъемлемое свойство субстанции.

Аэробные организмы – организмы, которые могут существовать только при наличии свободного кислорода.

Барионы – адроны с полуцелым спином, состоящие из трех кварков.

Бессознательное – сфера психической активности, находящаяся вне сознания; различают коллективное и личное бессознательное.

Биогенез – процесс возникновения и развития биологических систем.

Биогеоценоз (или экологическая система) – сложная природная система, представляющая собой совокупность биотических (популяции различных видов растений, животных и микроорганизмов) и абиотических (атмосфера, почва, вода, солнечная энергия) элементов, связанных между собой обменом вещества и энергии.

Биосфера – целостная самоорганизующаяся система, состоящая из различных компонентов (экологических систем, биоценозов, популяций, организмов и т. п.), сфера живых организмов и среды их обитания; структура и содержание биосферы определяются прошлой и современной деятельностью всех живых организмов, в том числе и человека.

Биотехнология – использование живых организмов или биологических процессов в производстве.

Биотические факторы – совокупность воздействий одних живых организмов на другие.

Биоценоз – совокупность живых организмов, населяющих определенную территорию, приспособленных к среде обитания и вступающих в определенные взаимодействия друг с другом.

Брахиация – способ передвижения некоторых современных обезьян, а также древних предков человека – скачки по деревьям путем раскачивания на передних конечностях.

Вакуум – особое состояние электромагнитного поля, характеризующееся низкими энергиями.

Валентность – способность атомов одного химического элемента соединяться с определенным количеством атомов другого химического элемента.

Верификация – эмпирическое подтверждение, критерий проверки научных высказываний через подтверждение их опытом; введен неопозитивистами.

Вероятность – степень возможности, осуществимости явления или события в конкретной совокупности условий, количественное выражение возможности, определение меры близости возможности к действительности.

Виртуальные частицы – элементарные частицы, существующие в промежуточных, очень коротких (ненаблюдаемых) состояниях, для которых не выполняются обычные соотношения между энергией, импульсом и массой. Присутствием виртуальных частиц в квантовой механике объясняются взаимодействия и превращения частиц.

Витализм – позиция, согласно которой в любых организмах присутствует нематериальная жизненная сила.

Возможность – потенциальное бытие, тенденция развития наличного бытия.

Галактики – гигантские звездные системы, включающие до сотен млрд звезд.

Гелиоцентризм – воззрение, согласно которому Земля и другие планеты Солнечной системы обращаются вокруг Солнца.

Гаметы – половые клетки животных и растений.

Ген – материальный носитель наследственной информации, расположенный в хромосоме и способный к воспроизведению.

Генезис – происхождение, возникновение, развитие.

Генотип – совокупность всех генов, локализованных в хромосомах.

Геоцентризм – воззрение, согласно которому все небесные тела движутся вокруг Земли.

Герменевтика – первоначально методика истолкования текстов, позже одно из направлений современной философии, рассматривающее категорию «понимание» в качестве центральной, изучающее возможности универсального использования интерпретационных методов во всех сферах познания и для любых объектов.

Гетеротрофы – организмы, использующие для своего питания готовые органические соединения.

Гилозоизм – учение о всеобщей оживленности мира.

Глюоны – частицы с нулевой массой и спином, обеспечивающие взаимодействие между кварками.

Гоминиды – семейство отряда приматов, в которое входят современный и ископаемый человек.

Гравитационный коллапс – катастрофическое сжатие звезды под действием сил тяготения.

Гравитон – гипотетическая частица гравитационного поля, которая вводится для объяснения гравитационного взаимодействия.

Деизм – принцип, утверждающий Бога в качестве первопричины мира и при этом отрицающий его вмешательство в дальнейшее существование мироздания.

Детерминизм – онтологический принцип, утверждающий всеобщую обусловленность явлений и событий и всеобщий характер причинности.

Действительность – актуальное, наличное бытие.

Дисперсия – зависимость преломления света от длины волн, в результате чего свет разлагается в спектр.

Диссипативные структуры – вновь образованные структуры, требующие для своего становления энергии, которую система «забирает» из окружающей среды.

Диссипация – рассеивание энергии.

Дифракция – отклонение волн от прямолинейного движения при прохождении около края препятствия.

Закон – объективная, необходимая, всеобщая повторяющаяся и существенная связь между явлениями и событиями.

Звездные скопления – гравитационно-связанные группы звезд.

Изотропы – разновидности одного и того же химического элемента, обладающие одинаковым зарядом, но разной массой.

Изотропность – одинаковость свойств по всем направлениям, например, изотропность пространства.

Импульс – физическая характеристика объекта, произведение массы на скорость.

Инвариантность – неизменность какой-либо величины относительно изменения физических условий.

Индетерминизм – онтологический принцип, отрицающий наличие между явлениями и событиями всеобщей и универсальной взаимосвязи или всеобщий характер причинности.

Инерциальная система – система, находящаяся в состоянии прямолинейного и равномерного движения.

Интерпретация – истолкование смысла знака или знаковой системы.

Интерференция – сложение волн в пространстве, в результате которого происходит усиление или ослабление амплитуды результирующей волны.

Интровертный – обращенный вовнутрь.

Истина – особая характеристика знания, выражающая его соответствие действительности.

Катализатор – вещество, меняющее скорость химической реакции, но само в ней не участвующее.

Каузальность – причинность, закономерная связь причины и следствия.

Кварки – гипотетические элементарные частицы с дробным зарядом, из которых состоят все другие частицы.

Кибернетика – наука, занимающаяся изучением сложных систем с отрицательной обратной связью, которые поддерживают инвариантное состояние в результате взаимодействия с окружающей средой.

Континуум – целостность, непрерывная совокупность, единство каких-либо точек, чисел или физических величин.

Красное смещение – увеличение длин волн в спектре удаляющегося от наблюдателя источника света по сравнению с эталонными спектрами.

Культура – совокупность продуктов материальной и духовной деятельности человека, духовных и материальных ценностей, система норм и учреждений, отличающая человека от животных.

Лептоны – общее название для элементарных частиц, не участвующих в сильном взаимодействии, но принимающих участие в слабом, электромагнитном и гравитационном взаимодействиях.

Ментальность (менталитет) – стереотипы мышления и поведения, присущие людям определенной социальной, исторической или этнической общности.

Мезоны – нестабильные сильно взаимодействующие частицы (адроны), состоящие из кварка и антикварка.

Метагалактика – видимая часть Вселенной со всеми находящимися в ней объектами.

Метрика пространства – времени – геометрические свойства четырехмерного пространственно-временного континуума в теории относительности.

Мутагенез – процесс возникновения наследственных изменений.

Мутация – внезапное изменение наследственных структур, т. е. генов, вызванное естественным или искусственным путем, основа изменчивости в живой природе.

Научная революция – процесс смены научно-исследовательских программ или парадигм научного мышления.

Ноосфера – сфера разума, высшая ступень развития биосферы, область активного проявления человека.

Нуклеиновые кислоты – ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) и РНК (рибонуклеиновая кислота), биологически активные полимеры, которым принадлежит главная роль в синтезе белка и передаче наследственной информации.

Нуклоны – общее название для протонов и нейтронов, частиц, образующих атомные ядра.

Объяснение – универсальная гносеологическая процедура выявления сущности изучаемого объекта или явления, подведение его под общий закон.

Онтогенез – процесс индивидуального развития организма от рождения до смерти.

Панпсихизм – учение о всеобщей одушевленности мира.

Панспермия – гипотеза происхождения жизни на земле путем занесения ее из космоса.

Пантеизм – философское учение, утверждающее тождество природы и Бога.

Парадигма – признанные всеми достижения, которые определяют модели постановки научных проблем, способы их решения, являющиеся источником методов, проблемных ситуаций; стиль мышления эпохи.

Парсек – единица для выражения межзвездных расстояний, равная пути, который пройдет свет за 3,26 года.

Плазма – особое состояние материи, частично или полностью ионизированный газ.

Популяция – совокупность особей одного вида, занимающих определенную территорию, относительно изолированная от других особей этого вида, воспроизводящая себя в течение длительного времени; «единица» эволюции.

Поляризация – неравноправность различных направлений в плоскости, перпендикулярной направлению распространения световой волны.

Понимание – универсальная гносеологическая процедура постижения смысла явления или события, в которой объединены рациональные и нерациональные моменты; понимание возможно там, где есть смысл.

Прокариоты – организмы, лишенные оформленного ядра.

Пролиферация – разрастание системы путем «размножения» ее элементов.

Пульсары – космические источники импульсного электромагнитного излучения.

Реликтовое излучение – фоновое космическое электромагнитное излучение, сохранившееся от ранних стадий эволюции Вселенной.

Самосознание – способность человека одновременно отображать явления и события внешнего мира и иметь знание о самом процессе сознания на всех его уровнях.

Сингулярность – начальное состояние Вселенной в теории Большого Взрыва, характеризующееся высокой плотностью вещества.

Синергетика – наука, занимающаяся изучением открытых неравновесных систем с положительным типом обратной связи; теория самоорганизации открытых систем.

Сознание – целенаправленное отображение действительности, на основе которого осуществляется регулирование поведения человека, те психические проявления, которые поддаются контролю.

Сциентизм – философско-мировоззренческая позиция, рассматривающая науку в качестве главного, интегрального компонента культуры, абсолютизирующая роль науки.

Телеология – мировоззренческая позиция, согласно которой все существующее направлено к определенной цели, конечная цель выступает причиной происходящего в мире.

Теология – богословие, учение о Боге.

Фаги – доклеточные формы живого.

Фальсификация – эмпирическое опровержение, критерий проверки научных высказываний через опровержение опытом, введен в критическом рационализме.

Фатализм – мировоззренческая позиция, согласно которой все события и явления предопределены.

Фенотип – совокупность всех внешних признаков организма, обусловленных его генотипом.

Филогенез – процесс становления и развития систематической группы организмов (вида).

Философия – рационально-теоретическая форма мировоззрения, система развернутых ответов на мировоззренческие вопросы, предметом философии являются всеобщие связи в системе «человек – мир».

Флуктуация – случайное отклонение системы от «нормы» – закономерного, привычного, «среднего» состояния.

Хромосомы – элементы ядра клетки, содержащие гены. ДНК хромосом содержит наследственную информацию и транслирует ее вновь образованным клеткам.

Экстравертный – обращенный вовне.

Экстраполяция – перенесение свойств и закономерностей одной системы на другие, отличающиеся от нее.

Элементарные частицы – далее неразложимые частицы, составляющие глубинный уровень организации материи.

Эукариоты – организмы, клетки которых содержат ядро.

СООТНОШЕНИЯ МЕЖДУ НЕКОТОРЫМИ ФИЗИЧЕСКИМИ ВЕЛИЧИНАМИ

1 световой год – около 10 000 млрд км

1 парсек (1 пк) – путь, который прошел бы свет за 3,26 года

1 килопарсек (1Кпк) – 1000 пк

1 мегапарсек (1Мпк) – 1 000 000 пк

1 астрономическая единица (1 а.е.) – расстояние от Земли до Солнца

1 электронвольт (1эВ) – 1,6 х 10"19Дж 1 гигаэлектронвольт (1ГэВ) – 109эВ 1 нм – 10"9м

ПЕРСОНАЛИИ

Августин Блаженный (345–430) – средневековый философ, представитель патристики.

Авогадро Амедео (1776–1856) – итальянский физик и химик.

Ампер Андре Мари (1775–1836) – французский физик и математик.

Аристотель (384–322 до н. э.) – древнегреческий философ, ученик Платона, создатель формальной логики.

Аррениус Сванте Август (1859–1927) – шведский физик и химик.

Берталанфи Людвиг фон (1901–1972) – австрийский биолог.

Бойль Роберт (1627–1691) – английский физик и химик.

Больцман Людвиг (1844–1906) – австрийский физик.

Бор Нильс (1885–1962) – датский физик.

Борн Макс (1882–1970) – немецкий физик.

Браге Тихо (1546–1601) – датский астроном.

Брадлей Джеймс (1693–1762) – английский астроном.

Бройль Луи де (1892–1987) – французский физик.

Бруно Джордано (1548–1600) – итальянский философ и астроном.

Бутлеров Александр Михайлович (1828–1886) – русский химик.

Вавилов Николай Иванович (1887–1943) – русский ботаник и генетик.

Вайнберг Стивен (р. 1933) – американский физик.

Вейсман Август (1834–1914) – немецкий зоолог.

Велер Фридрих (1800–1882) – немецкий химик и врач.

Вернадский Владимир Иванович (1863–1945) – русский философ и естествоиспытатель.

Винер Норберт (1894–1964) – американский математик.

Галилей Галилео (1564–1642) – итальянский философ, физик и астроном.

Гегель Георг Вильгельм Фридрих (1770–1831) – немецкий философ, представитель объективного идеализма, создатель системы панлогизма.

Гейзенберг Вернер (1901–1975) – немецкий физик.

Геккель Эрнст (1834–1919) – немецкий биолог.

Гелл-Манн Марри (р. 1929) – американский физик.

Гук Роберт (1635–1703) – английский естествоиспытатель и биолог.

Гюйгенс Христиан (1629–1695) – нидерландский математик и физик.

Дарвин Чарльз Роберт (1809–1882) – английский естествоиспытатель.

Декарт Ренэ (Картезий) (1596–1650) – французский философ, представитель рационализма и дуализма Нового времени.

Дирак Поль Адриен Морис (1902–1984) – английский физик.

Дубинин Николай Петрович (1906–1998) – русский биолог и генетик.

Дюбуа Эжен (1858–1940) – нидерландский антрополог.

Евклид (конец IV – 1-я пол. III в. до н. э.) – древнегреческий математик.

Зюсс Эдуард (1831–1914) – австрийский геолог и палеонтолог.

Иогансен Вильгельм (1857–1927) – немецкий генетик.

Кант Иммануил (1724–1804) – немецкий философ, создатель системы трансцендентального идеализма.

Кекуле Фридрих (1829–1896) – немецкий химик.

Кеплер Иоганн (1571–1630) – немецкий астроном и математик.

Коперник Николай (1473–1543) – польский философ и астроном.

Корренс Карл Эрих (1864–1933) – немецкий ботаник.

Крик Фрэнсс Харри Комптон (р. 1916) – английский физик и микробиолог.

Кулон Шарль Огюстен (1736–1806) – французский физик.

Кун Томас Сэмюэл (1922–1996) – американский философ, представитель постпозитивизма.

Лавуазье Антуан Лоран (1743–1794) – французский химик.

Лайель Чарльз (1797–1875) – английский геолог и естествоиспытатель.

Лакатос Имре (1922–1974) – английский философ, представитель постпозитивизма.

Ламарк Жан Батист Пьер (1744–1829) – французский биолог.

Лаплас Пьер Симон (1749–1827) – французский астроном, математик и физик.

Лейбниц Готфрид Вильгельм (1646–1716) – немецкий философ, представитель рационализма Нового времени.

Лики Луис Сеймур Базетт (1903–1972) – английский антрополог.

Линней Карл (1707–1778) – шведский биолог и натуралист.

Лобачевский Николай Иванович (1792–1856) – русский математик.

Ломоносов Михаил Васильевич (1711–1765) – русский ученый и философ.

Лоренц Конрад (1903–1989) – австрийский зоолог.

Лоренц Хендрик Антон (1853–1928) – нидерландский физик.

Майкельсон Альберт Абрахам (1852–1931) – американский физик.

Максвелл Джеймс Кларк (1831–1879) – английский физик.

Мальтус Томас Роберт (1766–1834) – английский священник, экономист и демограф.

Меллер Герман Джозеф (1890–1967) – американский генетик.

Менделеев Дмитрий Иванович (1834–1907) – русский химик.

Мендель Грегор Иоганн (1822–1884) – австрийский биолог и генетик.

Миллер Стэнли (р. 1930) – американский биолог.

Минковский Герман (1864–1909) – немецкий математик.

Морган Томас (1866–1945) – американский биолог.

Ньютон Исаак (1643–1727) – английский физик и математик.

Пастер Луи (1822–1895) – французский физик.

Планк Макс Карл Эрнст Людвиг (1858–1947) – немецкий физик.

Поппер Карл (1902–1994) – английский философ, представитель постпозитивизма.

Пригожин Илья Романович (р. 1917) – бельгийский физик и химик.

Птолемей Клавдий (ок. 100-ок. 165) – античный астроном.

Пуанкаре Жюль Анри (1854–1912) – французский физик и математик.

Райт Сьюалл (1889–1988) – американский генетик.

Резерфорд Эрнст (1871–1937) – английский физик.

Рентген Вильгельм Конрад (1845–1923) – немецкий физик.

Риман Георг Фридрих Бернхард (1826–1886) – немецкий математик.

Салаш Абдус (р. 1926) – пакистанский физик.

Стертевант Альфред Генри (1891–1970) – американский генетик.

Уотсон Джеймс Дьюи (р. 1928) – американский биохимик.

Фарадей Майкл (1791–1867) – английский физик и химик.

Фейерабенд Пол Карл (1924–1994) – американский философ, представитель постпозитивизма.

Фейнман Ричард Филлипс (1918–1988) – американский физик.

Филипченко Юрий Александрович (1882–1930) – русский биолог и генетик.

Фишер Рональд Эйлмер (1890–1962) – английский математик и генетик.

Фрейд Зигмунд (1856–1939) – австрийский психолог и психиатр, основоположник психоаналитической философии.

Френель Огюстен Жан (1788–1827) – французский физик.

Фридман Александр Александрович (1888–1925) – русский физик.

Фриз Хуго де (1848–1935) – нидерландский ботаник.

Хаббл Эдвин Пауэлл (1889–1953) – американский астроном.

Хакен Герман (р. 1927) – немецкий математик.

Хаксли Джулиан Сорелл (1887–1975) – английский биолог.

Хокинг Стивен (р. 1942) – английский физик.

Холдейн Джон Бердон Сандерсон (1892–1964) – английский биолог и генетик.

Цвейг Джордж (р. 1937) – американский физик.

Чаргафф Эрвин (р. 1905) – американский биофизик.

Чермак Эрих (1871–1962) – австрийский биолог и генетик.

Четвериков Сергей Сергеевич (1880–1959) – русский генетик.

Чижевский Александр Леонидович (1897–1964) – русский биолог.

Шванн Теодор (1810–1882) – немецкий ботаник и гистолог.

Швингер Джулиус (р. 1918) – американский физик.

Шлейден Маттиас (1804–1881) – немецкий ботаник.

Шредингер Эрвин (1887–1961) – австрийский физик.

Энгельс Фридрих (1820–1895) – немецкий философ.

Эйген Манфред (р. 1927) – немецкий физик и химик.

Эйнштейн Альберт (1879–1955) – немецкий физик.

Юнг Карл Густав (1875–1961) – швейцарский психолог, психиатр и философ.

ЛИТЕРАТУРА

1. Алексеев П.В., Панин А.В. Философия. Учебник. М., 1998.

2. Глобальный эволюционизм. М., 1994.

3. Идлис Г.М. Революции в астрономии, физике и космологии. М., 1985.

4. Ильин В.В. Теория познания. Введение. Общие проблемы. М., 1993.

5. Карнап Р. Философские основания физики. М., 1971.

6. Кузнецов В.И., Идлис Г.М., Гутина В.Н. Естествознание. М., 1996.

7. Миронов В.В. Образы науки в современной культуре и философии. М., 1997.

8. Найдыш В.М. Концепции современного естествознания. М., 2002.

9. Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. М., 1986.

10. Степин В.С. Теоретическое знание. М., 2000.

11. Хрисанова Е.Н., Перевозчиков И.В. Антропология. М., 1991.

Оглавление

.

ВВЕДЕНИЕ . Место науки в системе духовной культуры

Тема 1. ОСОБЕННОСТИ ЕСТЕСТВЕННО-НАУЧНОГО ПОЗНАНИЯ

  1.1. Понятие науки. Познание и наука

  1.2. Проблема критериев научности

  1.3. Структура научного знания

  1.4. Развитие науки. Понятие научной революции

  1.5. Методы и формы научного познания

  1.6. Естественно-научная и гуманитарная культура

  1.7. Наука и техника

  1.8. Особенности современной естественно-научной картины мира

Тема 2. ОСНОВНЫЕ ИДЕИ КЛАССИЧЕСКОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

  2.1. Возникновение классического естествознания

  2.2. Астрономия в XVI–XIX вв

  2.3. Физика в XVI–XIX вв

  2.4. Химия в XVII–XIX вв

  2.5. Биология в XVI–XIX вв

Тема 3. СОВРЕМЕННЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О МИРЕ

  3.1. Общие принципы неклассической физики

  3.2. Современные представления о материи, пространстве и времени. Общая и специальная теории относительности

  3.3. Основные идеи и принципы квантовой физики

  3.4. Современные представления об элементарных частицах. Структура микромира

  3.5. Фундаментальные физические взаимодействия

Тема 4. СОВРЕМЕННЫЕ ВЗГЛЯДЫ НА ПРОИСХОЖДЕНИЕ И УСТРОЙСТВО ВСЕЛЕННОЙ

  4.1. Общие принципы современной астрономии

  4.2. Основные космологические гипотезы. Происхождение Вселенной

  4.3. Устройство Вселенной

  4.4. Происхождение и устройство Солнечной системы

  4.5. Будущее Вселенной

Тема 5. СОВРЕМЕННЫЕ ВЗГЛЯДЫ НА ПРОИСХОЖДЕНИЕ И ЭВОЛЮЦИЮ ЖИЗНИ

  5.1. Общие принципы современной биологии

  5.2. Современные представления о происхождении жизни

  5.3. Основные этапы эволюции органического мира

  5.4. Сущность и основные признаки живых систем

  5.5. Уровни организации живой природы

  5.6. Генетика и молекулярная биология

  5.7. Синтетическая теория эволюции

  5.8. Экология и учение о биосфере

Тема 6. ОБРАЗ ЧЕЛОВЕКА В СОВРЕМЕННОЙ НАУКЕ

  6.1. Человек как предмет естествознания

  6.2. Возникновение научной антропологии

  6.3. Основные этапы антропогенеза

  6.4. Возникновение сознания. Структура сознания

  6.5. Сознательное и бессознательное

  6.6. Сознание и язык

  6.7. Сознание и мозг

  6.8. Социальное и биологическое в человеке. Индивид, личность, индивидуальность

Тема 7. СОВРЕМЕННЫЕ МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

  7.1. Кибернетика

  7.2. Синергетика

  7.3. Концепция глобального эволюционизма в науке и философии

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

  Будущее науки: проблемы и перспективы

  СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ

  СООТНОШЕНИЯ МЕЖДУ НЕКОТОРЫМИ ФИЗИЧЕСКИМИ ВЕЛИЧИНАМИ

  ПЕРСОНАЛИИ

  ЛИТЕРАТУРА

Реклама на сайте