Основные  закономерности, особенности  и тенденции современного естествознания

     Естествознание ¾ это раздел науки, основанный на воспроизводимой эмпирической проверке гипотез и создании теорий или эмпирических обобщений, описывающих природные явления.

     Предмет естествознания — факты и явления, которые воспринимаются нашими органами чувств. 3адача ученого — обобщить эти факты и создать теоретическую модель, включающую законы, управляющие явлениями природы. Следует различать факты опыта, эмпирические обобщения и теории, которые формулируют законы науки. Явления, например тяготение, непосредственно даны в опыте; законы науки, например закон всемирного тяготения — варианты объяснения явлений. Факты науки, будучи установленными, сохраняют свое постоянное значение; законы могут быть изменены в ходе развития науки, как, скажем, закон всемирного тяготения был скорректирован после создания теории относительности.

     Значение  чувств и разума в процессе нахождения истины — сложный философский  вопросов науке признается истиной то положение, которое подтверждается воспроизводимым опытом. Основной принцип естествознания гласит: знания о природе должны допускать эмпирическую проверку, Не в том смысле, что каждое частное утверждение должно обязательно эмпирически проверяться, а в том, что опыт, в конечном счете, является решающим аргументом принятия данной теории.

     Естествознание  в полном смысле слова общезначимо  и дает «родовую» истину, т.е. истину, пригодную и принимаемую всеми  людьми. Поэтому оно традиционно рассматривалось в качестве эталона научной объективности. Другой крупный комплекс наук—обществознание — напротив, всегда был связан с групповыми ценностями и интересами, имеющимися как у самого ученого, так и в предмете исследования. Поэтому в методологии обществоведения наряду с объективными методами исследования приобретает большое значение переживание изучаемого события, субъективное отношение к нему и т.п.

     От  технических наук естествознание отличается нацеленностью на познание, а не на помощь в преобразовании мира, от математики тем, что исследует природные, а не знаковые системы.

     Следует учитывать различие между естественными  и техническими науками, с одной  стороны, и фундаментальными и прикладными  — с другой. Фундаментальные науки  — физика, химия, астрономия — изучают  базисные структуры мира, а прикладные — занимаются применением результатов фундаментальных исследований для решения как познавательных, так и социально-практических задач. В этом смысле все технические науки являются прикладными, но далеко не все прикладные науки относятся к техническим. Такие науки, как физика металлов, физика полупроводников являются теоретическими прикладными дисциплинами, а металловедение, полупроводниковая технология — практическими приладными науками. Однако провести четкую грань между естественными, общественными и техническими науками в принципе нельзя, поскольку имеется целый ряд дисциплин, занимающих промежуточное положение или являющихся комплексными по своей сути. Так, на стыке естественных и общественных наук находится экономическая география, на стыке естественных и технических — бионика, а комплексной междисциплинарной дисциплиной, которая включает и естественные, и общественные, и технические разделы, является социальная экология.

     Естествознание  отличается от отдельных специальных наук общим целостным взглядом на явления и процессы, исследуемые этими науками. Последние изучаются исходя из наиболее общих принципов и подходов.

     Науку можно рассматривать и как  сферу человеческой деятельности, функцией которой является выработка и  теоретическая схематизация объективных знаний о действительности, и как отрасль культуры, которая существовала не во все времена и не у всех народов.

     В настоящее время человечество переживает кризис, который проявляется в  политике, экономике, культуре и многих других сферах человеческой деятельности и который можно сравнить только с неолитической революцией, имевшей место 10 тыс. лет назад. В ту эпоху человечество начало испытывать существенные трудности во взаимодействиях с окружающей средой. С одной стороны, параметры среды оказались не очень благоприятными для человека; с другой стороны, некоторые воздействия человека на среду достигли уже критического, разрушительного для последней уровня. Например, человек истребил крупных животных (прежде всего мамонтов) и тем самым значительно осложнил себе возможность добывания пищи, обеспечивавшей его существование.

     Во  времена неолитической революции  человечество оказалось на грани  исчезновения, и только использование  земледелия спасло его от подобной участи. В настоящее время вопрос стоит еще острее потому, что если бы человек погиб 10 тыс. лет назад, то это практически не сказалось бы на существовании биосферы. Если же человечество погибнет сейчас, то это приведет к изменениям в биосфере, которые сделают ее совершенно другой. Человек уже способен обеспечить кардинальное изменение характера взаимодействия атмосферы с Землей или полный отрыв ее от планеты. Он способен (посредством взрыва ядерных зарядов, расположенных цепочкой по меридиану) расколоть планету на части, которые будут затем залиты расплавленными горными породами и металлами, вырвавшимися из недр Земли, где они находятся под огромным давлением. Но человек должен найти выход из создавшегося положения и на этот раз, причем такой, который обеспечит человечеству переход на квазиравновесный путь дальнейшего развития, обретение гармонии во взаимодействии с природой и в общественном развитии. Все это возможно при условии, что человек обретет «систему координат» в самой природе. Для нашей планеты и ее геосфер подобной системой координат должна стать ноосфера — сфера разума, являющаяся в то же время и этапом в развитии биосферы.

     Кризис  системы современного знания охватывает практически все специальные  дисциплины: от теоретической физики и биологии до общественных наук. Кризис имеет место и в естественных науках, но современное естествознание может активно участвовать в его преодолении. Так, современная физика распрощалась с идеей «элементарных кирпичиков» мироздания, находящихся где-то в микромире, а также с абсолютным пределом окружающей нас Вселенной. Современная биология выяснила, что эволюция имеет некоторую телеологическую направленность, а поведение генов, клеток гораздо более сложно, чем это предполагалось еще каких-то 20-30 лет тому назад.

     Выделим несколько характерных черт современного естествознания.

     1. Развитие естествознания в XVII-XVIII вв. и вплоть до конца XIX в. происходило под подавляющим превосходством механики, так что основными критериями естествознания были законы механики. В этот период развитие естествознания направлялось классической механикой и только в течение 2-3 последних десятилетий ее влияние существенно ослабло. Поучительно высказывание Д.Максвелла на эту тему: «Образуя понятия и составляя терминологию в какой-либо науке, которая, подобно науке об электричестве, имеет дело с силами и их проявлениями, мы непременно должны руководствоваться идеями, присущими фундаментальной науке — динамике. И тогда на начальной стадии развития этой науки нам удастся избежать несоответствия с уже установленными утверждениями, и после обретения более ясного понимания принятый нами язык может сослужить нам пользу, а не быть помехой».

     В 1873 г. Ф. Энгельс сделал открытие, которое  легло в основу ряда позднейших естественно-научных  концепций: он увидел в «движении» наиболее общее понятие, которое могло бы охватить изучение всей природы в целом. Но для этого ему пришлось ввести i понятие «форма движения». Он связал каждую форму движения с определенным материальным субстратом, соединив их между собой идеей «неуничтожимости движения». Ф. Энгельс писал: «Познание различных форм движения... является главным предметом естествознания». Это определение в основе своей верно отражало сущность естествознания XIX в.

     В настоящее время данное определение  может быть дополнено высказыванием В.И. Вернадского: «Я буду употреблять для выражения существующего единства биогеохимических процессов жизни с атомной картиной мира слово «организованность»... Отбрасывая представление о механизме в структуре космоса и вводя представление о его организованности, я предрешаю, считаю для научной работы нашего века удобным учитывать, что научная картина мира о не может быть сведена всецело к движению, даже в своем материальном выражении. Еще недавно такое сведение являлось идеалом научной работы». Таким образом, основным термином XX столетия становится «организованность» вместо основного термина столетия XIX, которым можно считать термин «движение»

     Под господством механики в естествознании была подведена черта уникальным для истории науки публичным  извинением президента Международного союза чистой и прикладной математики сэра Дж. Лайтхилла, сделанным им от имени его коллег за то, что в течение трех веков образованные люди вводились в заблуждение апологией детерминизма, основанного на системе Ньютона. На первый взгляд, это извинение выглядит странным — ведь не извинялся же Архимед за Пифагора, а Эйлер за Диофанта. Здесь дело заключалось в том, что классическая механика имела беспрецедентные влияние и триумф в сферах, далеко выходящих за границы ее разумных приложений. Даже общественные науки в Европе и Америке сложились в значительной мере под влиянием ньютонианской парадигмы, и то, что до сих пор многие политические вопросы решаются силовым путем, в немалой степени является следствием таких взглядов. То есть можно сказать, что Дж. Лайтхилл извинялся за вторжение ньютонианства в те сферы, в которые оно не должно было бы вторгаться.

     2. Современное естествознание осознало, что простота не присуща ни бесконечно малому, ни бесконечно большому. В первом нет «кирпичиков мироздания», у второго нет абсолютного предела.

     Атом (греч. — неделимый) более двух тысяч  лет считался мельчайшей неделимой  частичкой природы; а из атомов сформировались все более крупные образования. В XVIII—XIX вв. были открыты десятки  атомов (химических элементов), которые удалось классифицировать благодаря периодическому закону и Периодической системе элементов Д. И. Менделеева. Это был триумф естествознания, апофеоз атомистической концепции.

     В самом конце XIX в. началась эпоха  элементарных частиц. Сначала открыли электрон, затем элементарные частицы стали открывать одну за другой. До 1960 г. (к тому времени было открыто 32 элементарные частицы) существовала иллюзия, будто для элементарных частиц также можно построить периодическую систему, аналогичную системе Менделеева. Однако после 1965 г., когда число открытых частиц превысило 200, стало ясно, что это невозможно. Частицы оказались слишком разными, и до сих пор ученые не знают такого параметра, по которому их можно классифицировать.

     «Простоту» и соответствующие ей понятия следует искать в реальном мире, непосредственно окружающем человека (с учетом всех его взаимодействий с окружающей средой).. Впервые данное положение было осознано выдающимся современным ученым И.Р.Пригожиным. Это привело к тому, что в естествознании сейчас особенно остро осознается необходимость диалога с природой и поднимается вопрос о разработке конкретных методов для такого диалога.

     Одним из проявлений стремления к подобному  диалогу является возникновение  в XX в. наук биосферного класса. Эти науки отличаются тем, что они признают наличие наблюдателя, творческого субъекта, который вносит в процесс исследования свое отношение к протекающим процессам. Пожалуй, наиболее отчетливо основные идеи наук биосферного класса проявились на стыке биологических, географических и геологических наук.

     3. Возникновение наук биосферного класса, в которых все процессы рассматриваются во взаимосвязи, а также в единстве взаимообусловленности их проявлений.

     Возникновение наук биосферного класса связывается с именем В.В. Докучаева и может быть проиллюстрировано на примере анализа понятия «почва», которое Докучаев определял совершенно отлично от своих предшественников ученых-почвоведов. По мнению Докучаева, в почве сходятся все основные земные оболочки: литосфера, гидросфера, атмосфера, биосфера, ноосфера.

     Литосфера проявляет себя как совокупность минеральных частиц, обломков различных  горных пород и минералов, образующих матрицу почвы; гидросфера — как  совокупность различных типов влаги  и форм ее существования. Почва тесно связана с атмосферой, воздух является важнейшим компонентом почвы. Не случайно такое . внимание уделяется аэрации почвы, различным способам ее рыхления: от механических до биологических (например, рыхление дождевыми червями). Почва тесно связана и с биосферой: в ней живут микробы, происходят процессы, обусловленные деятельностью живого (оглеение и т.п.). Без этих «вкладов» почва была бы мертва. Скажем, если почва не дышит или если в ней нет влаги, то она уже не может быть тем чудом природы, которое обеспечивает произрастание из маленьких семян овощей, злаков, деревьев. Это чудо рождения живого есть результат гармоничного сочетания всех перечисленных выше факторов. Почва связана с ноосферой (духовностью). Когда говорят «человек любит почву», то это не просто метафора. Любящий почву человек рассматривает себя как продолжение происходящих в ней процессов. Между этим человеком и почвой нет отчуждения, поскольку он знает, когда почву нужно поливать, кора подкармливать, когда делать посадки и снимать урожай.

     Науки биосферного класса обобщают подход, рассмотренный в данном примере, и переносят его на изучение всех явлений и процессов природы: То есть все природные процессы рассматриваются взаимосвязанно роль человека также изменяется: из элемента, отчужденного от рассматриваемой системы, он превращается во «внутреннего наблюдателя».

     В.В. Докучаев постоянно подчеркивал тесную взаимопереплетенность процессов в природе. Например, он писал, что «любой луг, небольшой участок степи, кусочек леса, всякое озеро, ничтожное болото могут представить вполне достаточные данные для любого самого выдающегося в научном и практическом отношении ботанического или зоологического труда, для самой интересной и ученейшей работы... — вовсе нет надобности предпринимать отдаленные дорогостоящие и продолжительные экскурсии, для этой цели достаточно штудировать детально и умелой рукой окружающую нас природу». Следует отметить, что аналогичные мысли еще раньше Докучаева высказывал известный российский естествоиспытатель К. Ф. Рулье.

     4. Вездесущность циклов, их тесная связь с организованностью и самоорганизацией. Оказалось возможным свести многие устойчивые равновесия к соответствующим циклам. Можно сказать, что все в природе сводится к циклам или к близким к ним инфинитезимальным процессам, т.е. процессам, незначительно отличающимся от циклических (система после процесса возвращается в состояние, бесконечно мало отличающееся от исходного)

     Циклы, связанные с движением звезд, планет, были замечены людьми еще в глубокой древности. Но именно в современном естествознании, было отчетливо осознано, что устойчивые равновесия обеспечиваются циклическими процессами, круговоротами энергии, вещества (информации) в природе. Методы циклов активно используются в термодинамике, различные типы круговоротов исследуются в биологии, географии, почвоведении и т.п. Современные ученые-естествоиспытатели обнаружили циклы во всех природных земных сферах — в литосфере, гидросфере, атмосфере, биосфере. Выявлены циклы и в осадконакоплении, сейсмичности, составе газов, изменении уровней самых различных водоемов, уровней подземных вод и т.д. Ученые выяснили, что в жизни Земли существуют ритмы от часа и менее до сотен миллионов лет и эти ритмы имеют определенную иерархическую подчиненность.

     Через исследование природных циклов и  соответствующих им равновесий естествознание вплотную подходит к исследованию ритмов природы, космоса, бытия.«Дальнейшее развитие человечества возможно только при ориентации на эти ритмы. Подобные мысли неоднократно высказывались в религиях, прежде всего в даосизме, а также в астрономии, биологии, физике, химии, медицине, экологии, и наконец, в искусстве и литературе. Но только сейчас из них начинает формироваться единое мировоззрение на основе планетарного мышления.

     5. Тесная взаимосвязанность специальных естественно-научных дисциплин между собой. Появление значительного числа пограничных наук.

     В настоящее время никого не удивляет, что физические и химические методы познания широко используются в биологии, геологии и других науках. Углубляются связи между астрономией и географией, биологией и медициной. Совершенствуются методы математики, обеспечивающие взаимосвязи между естественными науками. В ХХ в. упор в исследованиях вследствие усложнения задач переносится на проблемы, так что возникли целые науки такой «проблемной ориентации». К ним относится, например, мерзлотоведение (геокриология), океанология, где на первый план выдвигается исследование конкретной части земной оболочки вместе с соответствующими ей проблемами. B мерзлотоведении эти проблемы связаны с частью криолитосферы — многолетнемерзлыми грунтами, поэтому исследуется генезис грунтов, особенности взаимодействия их с окружающей средой, устойчивость и свойства. Кроме того, изучаются вопросы, связанные с практическим использованием многолетнемерзлых грунтов в строительстве, в обеспечении технологических процессов и т.п. Важность перехода в современных исследованиях от узкоспециальных задач к пробле-мам подчеркивал В. И. Вернадский.

     6. Тесная взаимосвязь современного естествознания с процессами формирования ноосферы.

     Под ноосферой понимается сфера разума, но разработано это понятие еще совершенно недостаточно. Однако точка зрения, что ноосфера есть одно из природных равновесий, являющихся естественным продолжением равновесий, возникших в биосфере, позволяет рассматривать это понятие в тесном взаимодействии как с естественными науками, так и с духовностью.

     Общие закономерности современного естествознания. В этой теме сделаем некоторые выводы из анализа развития науки, представим современную естественнонаучную картину мира и возможное будущее естествознания.

     1. Первый вывод гласит, что наука  является одним из этапов эволюции человеческой культуры. Пройдя несколько предварительных стадий от античности до эпохи Возрождения, наука в своей развитой форме вобрала достижения других отраслей культуры, в том числе философии и религии, представляя собой в целом качественно новое явление.

     2. Но уже изначально в науке  присутствовало противоречие двух  ее целей, которое затем породило  противоречивость результатов: с  одной стороны, наука была средством  нахождения истины о мире, а,  с другой, была нацелена на  обеспечение господства человека над природой и ее преобразование. Соединяя обе цели, Ф. Бэкон писал, что «истинной и закономерной целью наук должно быть обогащение жизни человека новыми открытиями и новым могуществом». В дальнейшем, однако, наука все больше склонялась (и ее склоняли) к обеспечению прежде всего могущества человека с тем, чтобы люди, как писал Декарт, могли стать «хозяевами природы».

     Что же все-таки главное в развитии науки  — понимание человеком себя, мира, окружающего его, или покорение  природы? — этот вопрос становится все более острым.

     3. Еще одно противоречие, вытекающее  из предыдущего, коренилось в  том, что, как писал Д. Бернал, в то время как технические  потребности часто ставили проблемы, дающие рост новым отраслям  науки, научные успехи эффективно  закреплялись в том случае, если только они могли быть применены в практических целях. Однако слишком тесная взаимозависимость науки и техники вредна, так как у каждой из этих отраслей культуры есть специфика, заключающаяся в том, что наука изучает мир, а техника его преобразует.

     4. Наука, объединившись с техникой, привела в XX веке к научно-технической  революции, которая является ныне  главным фактором развития человечества. Около 5 млн. человек работает  в современной науке. Объем  научной информации растет по  экспоненте невиданными темпами.

     Развитие  науки становится международным  делом. Совместные исследования ученых различных стран необходимы сейчас для достижения значительных результатов, так как: а) требуются громадные  средства; б) некоторые исследования интернациональны по своему содержанию (климат страны нельзя объяснить, имея данные только об этой стране).

     5. Следующий вывод касается классификации  наук, особенно важный в эпоху  дифференциации научного знания.

     Еще древнегреческие философы разделяли  знание по его объему на три области: природа (физика), общество (этика), мышление (логика). Ф. Бэкон в соответствии со свойствами человеческого интеллекта разделил знание также на три части: историю (память), поэзию (воображение) и философию (рассудок). Т. Гоббс поставил геометрию во главе дедуктивных наук, а физику — во главе индуктивных. Г. Спенсер разделил все науки на абстрактные (логика и математика), конкретные (астрономия, геология, биология, психология, социология) и промежуточные между ними — абстрактно-конкретные (механика, физика, химия).

     В настоящее время общепринято  деление наук на естественные, гуманитарные, технические и математические. Основные из естественных наук: астрономия, физика, химия, геология, физическая география, биология, физиология человека, антропология. Между ними немало переходных наук: астрофизика, физическая химия, химическая физика, геофизика, геохимия, биофизика, биохимия, биогеохимия и т. п., а также переходные от них к гуманитарным и техническим наукам.

     Данная  классификация не случайна. Предмет естественных наук составляют отдельные ступени развития природы или ее структурные уровни.

     6. Наука постоянно обогащается  новыми методологическими принципами, часто противоположными принятым  ранее (на смену редукционизму  приходит холизм, детерминизму — индетерминизм и т. д.); новыми подходами (структурный, системный, функциональный, вероятностный); новыми понятиями, как частными, применяемыми в отдельных областях познания (например, «кварк» в физике), так и общенаучными (неопределенность, дополнительность, целостность, целесообразность, адаптация, самоорганизация, информация, поле и т. п.).

     Задача  понятийного аппарата — компактно  представить постоянно растущее знание. Поэтому наряду с терминами  все большее значение приобретают  знаки, существенно сокращающие запись. Научный знак имеет значение, аналогичное тому, как термин, будучи определен, становится понятием.

     7. Наука находится в процессе  перманентного развития. Но предугадать,  в каком направлении она будет(продвигаться  и какими будут следующие открытия невозможно. Физики рассчитывали в 50-е годы осуществить искусственную термоядерную реакцию и создать общую теорию поля. А прорыв был совершен в термодинамике открытых систем. Кибернетики думали, что будут создаваться все более сложные и громоздкие ЭВМ, а появился персональный компьютер. Наука есть создание качественного нового, а это невозможно предвидеть.

     8. Область научного исследования  постоянно расширяется, распространяясь  на объекты, которые до этого  находились вне сферы ее интересов  (сложные, неустойчивые, открытые системы и т. п.). Тем не менее основные требования к научному исследованию — всеобщность опыта, универсальность объяснения — остаются в силе («Опыт — единственный верный руководитель», — говорил Н. Винер). Натурфилософские концепции, построенные на основе науки, например, концепция ноосферы, непроверяемые эмпирически, остаются на периферии естествознания.

     9.  Существуют три механизма эволюции: диссипативные структуры в неживом  мире, естественный отбор в живой  природе, культура в человеческом обществе. Но наука не знает, как произойдет становление нового, поскольку это уникальный процесс. Наука достигает здесь своих пределов возможного, потому что имеет дело в основном с воспроизводимыми и повторяющимися процессами. Подходя к уникальному, она обращается к вероятностным методам. Наука вообще не может утверждать, что нечто обязательно случится, так как по современным научным представлениям эволюция мира не запрограммирована однозначно.

     10. Наука развивается в пределах  чувственного и логичного и ограничена возможностями наших чувств и законами мышления. Особенности органов чувств и мышления, как и эволюция, являются ее граничными условиями. Наука как бы находится в треугольнике, ограниченном возможностями человека и творчеством природы. Она постоянно расширяет свои границы, оставаясь принципиально ограниченной.

     11. Ныне наука столкнулась с четвертым  ограничением — экологическим.  Ее развитие может привести  к уничтожению биосферы и ее  самой. Наука может это сделать,  но не способна создать равноценный искусственный мир. Разрушать всегда легче, чем созидать — и для отдельного человека и для человечества в целом.

     Итак, наука ограничена с четырех сторон. К эмпирической, теоретической и  предметной ограниченности прибавилась  ограниченность этического характера. Поэтому столь важной стала проблема: «этика и наука» — вопрос: наука — добро или зло?

     12. Наука создает информацию о  мире, и это должно иметь смысл.  Люди сами находятся в цепи  жизни и ответственны за нее  перед нею и собой. Все более  сложное, более разрушимо, но и более способно к дальнейшему самосовершенствованию. Это усиливает ответственность за творимое на Земле.

Литература:

     1.Данилова  В.С., Кожевников Н.Н. Основные  концепции современного естествознания. –М.:Аспект-пресс, 2000.

     2. Горелов А.А. Концепции современного естествознания. –М.: Изд-во «Центр», 2000.