В учебном пособии представлен курс «Концепции современного естествознания», недавно введенный в систему преподавания в высшей школе. В нем рассматривается специфика естественно-научного познания, его роль в развитии культуры, рассказывается об основных идеях современной науки и главных теориях XX в. Помимо лекционного курса в конце каждого раздела предлагаются вопросы для повторения и упражнения, призванные облегчить усвоение непростого для студентов-гуманитариев естественнонаучного материала. Это издание переработано в соответствии с последними достижениями в науке.
Для студентов высших учебных заведений. Будет полезно всем интересующимся концепциями современного естествознания.
Предисловие
«Концепции современного естествознания» — новый предмет в системе высшего образования. Прежде чем приступить к изложению этой дисциплины, зададим себе вопросы: «Насколько широко должен быть эрудирован человек, работающий в определенной, довольно узкой области знаний? В какой мере он должен быть в курсе современных представлений об окружающем мире?».
«В наши дни ни один человек не может считаться образованным, если он не проявляет интереса к естественным наукам. Обычное возражение, согласно которому интерес к изучению электричества или стратиграфии мало что дает для познания человеческих дел, только выдает полное непонимание человеческих дел. Дело в том, что наука — это не только собрание фактов об электричестве и т. п.; это одно из наиболее важных духовных движений наших дней. Тот, кто не пытается понять это движение, выталкивает себя из этого наиболее знаменательного явления в истории человеческой деятельности… И не может быть истории идей, которая исключала бы историю научных идей»
[1]
.
Наука — это не только совокупность знаний. «Науке можно учить как увлекательнейшей части человеческой истории — как быстро развивающемуся росту смелых гипотез, контролируемых экспериментом и
критикой
. Преподаваемая таким образом, т. е. как часть истории „естественной философии“ и истории проблем и идей, она могла бы стать основой нового свободного университетского образования, целью которого (там, где оно не может готовить специалистов) было бы готовить по крайней мере
людей, которые могли бы отличить шарлатана от специалиста
»
[2]
.
Итак, для чего же нужно изучать современное естествознание? Во-первых, не имея представления о теории относительности, генетике, синергетике, социобиологии, экологии, этологии и других науках, невозможно стать культурным человеком. Во-вторых, это важно потому, что многое в нашей жизни строится в соответствии с научной методологией. И хотя человечеству далеко до научной организации труда, научные принципы лежат в основе многих видов деятельности, и их надо знать, чтобы использовать. В-третьих, потому, что знания, необходимые любому специалисту, так или иначе связаны и в какой-то степени основаны на научных данных. Этих причин достаточно для обоснования важности нового курса.
Основной задачей курса является формирование у студентов целостного систематизированного представления о концепциях современного естествознания как одном из наиболее важных разделов науки XX в.
Часть I
Концепции современного естествознания
Глава 1
Научно-техническая революция и современное естествознание
Мы живем в эпоху научно-технической революции (НТР). Этим понятием подчеркивается огромное значение науки и техники в нашей жизни. Но так было не всегда.
Зачатки науки и техники появились еще в глубокой древности, но развивались они обособленно друг от друга. Древние греки, например, создав одну из замечательных культур, старались познать природу, но тяжелую работу у них выполняли рабы, а не созданные на основе научного прогресса машины.
Только в Новое время в западной культуре «отношение человека к природе превращалось из созерцательного в практическое. Теперь уже интересовались не природой как она есть, а прежде всего, задавались вопросом, что с ней можно сделать. Естествознание поэтому превратилось в технику. Точнее, оно соединялось с техникой в единое целое»
[3]
.
Техника в целом — это совокупность усилий, направленных на то, чтобы справиться с природной, а также антропогенно преобразованной средой. Техника — не просто машины, а систематический, упорядоченный подход к объектам с применением математического аппарата и различных экспериментальных процедур.
Глава 2
Особенности науки и ее место в культуре
При рассмотрении такого многогранного явления, как наука, можно выделить три его стороны: отрасль культуры; способ познания мира и специальный институт (в понятие института в данном контексте входят не только высшие учебные заведения, но и научные общества, академии, лаборатории, журналы и т. п.).
Как и другим сферам человеческой деятельности, науке присущи специфические черты.
1.
Универсальность
— наука сообщает знания, истинные для всего универсума при тех условиях, при которых они добыты человеком. Научные законы действуют во всей Вселенной.
2.
Фрагментарность
— наука изучает не бытие в целом, а фрагменты реальности или ее параметры; сама же делится на различные дисциплины. Вообще понятие бытия как философское неприменимо к науке, представляющей собой частное познание. Каждая наука как таковая есть определенная проекция на мир, своеобразный прожектор, высвечивающий области, которые представляет интерес для ученых в данный момент.
Глава 3
История развития естествознания и его место в науке
Наука в ее современном понимании является принципиально новым фактором в истории человечества, возникшим в недрах новоевропейской цивилизации в XVI–XVII вв.
Немецкий философ К. Ясперс говорит о двух этапах становления науки:
— этап I — «становление логически и методически осознанной науки — греческая наука и параллельно зачатки научного познания мира в Китае и Индии»;
— этап II — «возникновение современной науки, вырастающей с конца Средневековья, решительно утверждающейся с XVII в.» и развертывающейся во всей своей широте с XIX в.
[12]
Глава 4
Структура и методы естественно-научного познания
Изучение естествознания нужно культурному человеку не только затем, чтобы обладать определенным объемом знаний, но и для понимания принципов мышления. Итак, мы отправляемся в безбрежное море познания. Предположим, что вместе с И. Ньютоном мы лежим под деревом и наблюдаем падение яблока, которое, по преданию, натолкнуло ученого на открытие закона всемирного тяготения. Яблоки падали на голову не только И. Ньютона, но почему именно он сформулировал закон всемирного тяготения? Что помогло ему в этом: любопытство, удивление (с которого, по Аристотелю, начинается научное исследование) или, быть может, он и до этого изучал тяготение и падение яблока было не начальным, а завершающим моментом его раздумий? Как бы то ни было, мы можем согласиться с легендой в том, что именно обычный эмпирический факт падения яблока был отправной точкой для открытия закона всемирного тяготения. Будем считать эмпирические факты, т. е. факты нашего чувственного опыта, исходным пунктом развития естествознания, с которого начинается
эмпирический уровень
исследования.
Итак, мы начали наше научное исследование, точнее, оно началось с нами. Мы зафиксировали первый эмпирический факт, который, коль скоро он — отправная точка научного исследования, стал тем самым
научным фактом
.
Что дальше? Выдающийся французский математик начала XX в. А. Пуанкаре, описывая работу ученого, писал: «Наиболее интересными являются те факты, которые могут служить свою службу многократно, которые могут повторяться»
[18]
. Да, это действительно так, потому что ученый хочет вывести законы развития природы, т. е. сформулировать некие положения, которые были бы верны во всех случаях жизни для однотипного класса явлений (это первое правило исследования). Для этого ученому нужно множество одинаковых фактов, которые потом он мог бы единообразно объяснить. Ученые, продолжает А. Пуанкаре, «должны предпочитать те факты, которые нам представляются простыми, всем тем, в которых наш грубый глаз различает несходные составные части»
[19]
.
Итак, мы должны ждать падения новых яблок, чтобы определить, действительно ли они падают всегда. Это уже можно назвать
Глава 5
Современная астрономия
Во все времена люди хотели знать, как возник наш мир. Когда в культуре господствовали мифологические представления, происхождение мира объяснялось, как, скажем в «Ведах», распадом первочеловека Пуруши. То, что это была общая мифологическая схема, подтверждается и русскими апокрифами, например, «Голубиной книгой». Победа христианства утвердила представления о сотворении Богом мира из «ничего».
С появлением науки в ее современном понимании на смену мифологическим и религиозным приходят научные представления о происхождении Вселенной. Следует разделять три близких термина: «бытие», «универсум» и «Вселенная». Первый — философский и обозначает все существующее (бытующее). Второй употребляется и в философии, и в науке (не имея специфической философской нагрузки в плане противопоставления бытия и сознания) и обозначает все как таковое. Значение термина «Вселенная» уже приобрело специфически научное звучание. Вселенная — место вселения человека, доступное эмпирическому наблюдению. Постепенное сужение научного значения термина «Вселенная» вполне понятно, так как естествознание, в отличие от философии, имеет дело только с тем, что эмпирически проверяемо современными научными методами.
Вселенную в целом изучает космология, т. е. наука о космосе. Слово это тоже неслучайно. Хотя сейчас космосом называют все, находящееся за пределами атмосферы Земли, не так было в Древней Греции. Космос тогда воспринимался как «порядок», «гармония», в противоположность хаосу — «беспорядку». Таким образом, космология, в основе своей, как и подобает науке, открывает упорядоченность нашего мира и нацелена на поиск законов его функционирования. Открытие этих законов и представляет собой цель изучения Вселенной как единого упорядоченного целого.
Это изучение зиждется на нескольких предпосылках. Во-первых, формулируемые физикой универсальные законы функционирования мира считаются действующими во всей Вселенной. Во-вторых, производимые астрономами наблюдения тоже признаются распространимыми на всю Вселенную. И, в-третьих, истинными признаются только те выводы, которые не противоречат возможности существования самого наблюдателя, т. е. человека (так называемый антропный принцип).
