Естественнонаучная и гуманитарная культуры

1  естественнонаучная и гуманитарная культуры

1.1 Естественнонаучный и гуманитарный типы мышления.

Успехи развития естествознания особенно в 17–20 веках привели к тому, что физические законы (и эмпирические и модельные) стали служить развитию техногенной цивилизации человечества. Обладание законами физики поставило перед человечеством проблему защиты природы от достижений науки. Иначе природа не выдержит над собой насилие человека, наделенного разумом. Пример тому – Чернобыльская катастрофа в 1986 году. На территории порядка 1000 км² ещё 300–400 лет нельзя жить и экономический ущерб от неё за 10 лет оценивается в 200 млрд. долларов. И это при том, что никакой ценой нельзя измерить человеческие жизни, унесённые при аварии.

Перед человечеством возникла проблема выживания цивилизации в так называемую ядерную «зиму», которая может наступить после одновременного взрыва на Земле нескольких ядерных мегатонных зарядов. Избавиться от этой проблемы можно только единением всех природных, физиологических и духовных связей, используя все достижения науки о Вселенной (как наиболее общие законы развития Мира) с позиций концепции эволюции. То есть с позиций так называемого физикалистского (в основе знание законов физики) подхода. Оказалось, что эта позиция с учетом теории информации многое объясняет в эволюции общества. Это значит, что сейчас нужна стратегия перехода к концепции разума от стратегии потребительства.

В изучении неживого («косного») и живого возникли новые тенденции развития. Так, например, Н.Н. Моисеев за основу берет логику развития природы, логику эволюции и триаду Дарвина: изменчивость, наследственность, отбор. Отсюда уже вытекает единый язык и механизмы эволюции. Оказалось, что эта концепция позволяет установить, как изменяется во времени структура материи, почему возникает новое её качество, что движет любым процессом самоорганизации? Почему в нём имеет место организованная направленность с усложнением организации?

При этом необходимость не исключает случайности и определяет потенциальные возможности развития при полном его согласовании с законами природы и этот единый процесс охватывает и неживую природу, и живую, и общество. Всё это едино, а потому логичнее изучать законы эволюции природы единым языком. Образно выражаясь, науки сейчас разлились на множество рек. Каждая из речушек – узкая специализация даже внутри самих наук. Как же тогда быть с единением культур? Как устранить пропасть между ними? В то же время идет и другой процесс объединения дисциплин, ведущих к новому целостному видению Мира. Это крайне важно. Истоки европейской цивилизации лежат в античной Греции с их уникальной культурой, унаследованной, по некоторым источникам, от атлантов.

У древних греков было цельное миропонимание: существует Космос, Небо с богами и Земля с людьми. И все это едино. У них боги могли пьянствовать, прелюбодействовать, как и люди, могли общаться между собой и с людьми. Мощное влияние античности простирается и на средние века. Так учение Аристотеля о единстве духовного, живого и неживого господствовало полторы тысячи лет. Далее уже Джордано Бруно, Галилей и Ньютон дали Миру научный метод исследования: на основе законов Ньютона по заданной силе, начальному положению центра масс тела и скорости его можно описать последующее движение этого тела (или системы тел), то есть его эволюцию.

Таким образом, единый аристотелевский Мир распался. Человек выпал из него и обособился. Это увидел Эммануил Кант: противоречие между миром детерминистской физики (её законами) и неограниченной духовностью. Наполеон, прочтя книгу Лапласа об устройстве миропорядка, спросил его о том, где же у него место для Бога. А Лаплас ответил, что это гипотеза ему не понадобилась.

Следовательно, единство миропонимания осталось только в религиях. Естествознание очень бурно развивалось от века Ньютона (17 век) до века Дарвина (19 век). Триада Дарвина: наследственность, изменчивость и отбор – стала основой нового языка, объединяющего все этажи познания от физики до социологии. Но теория Дарвина противоречила второму началу термодинамики о росте энтропии в замкнутой системе (выравнивание температуры). Энтропия – мера хаоса, потеря организованности. Но по Дарвину, наоборот, происходит усложнение организмов, прирост их разнообразия – закон цефализации.

Рекомендуемые материалы

Точные науки (физика, математика) и естественные (биология и пр.) также размежевались. Общественные дисциплины отделились от естественных наук и друг от друга. В естествознании стали доминировать причинные объяснения. В общественных науках тоже пытались ввести какие-либо общие законы, но без особого успеха. Одни исследователи считали гуманитарные законы слишком простыми, другие – наоборот чересчур сложными и недоступными для понимания, третьи призывали обращаться к телеологическим объяснениям, опирающимся на раскрытие целей, мотивов и намерений людей, и они лежали в основе классической логики Аристотеля. В истории и сейчас ещё есть сторонники этого метода понимания событий на Олимпе, связанных с истолкованием их для людей с помощью бога Гермеса – это герменевтический метод. Естественно, это весьма ограниченный метод. При интерпретации исторических событий учитывается опыт предыдущих поколений, используется он и для прогнозирования событий.

В социологии есть тезис «знать, чтобы предвидеть», но в вероятностном смысле. Однако события здесь принципиально непредсказуемые (недетерминированные). Это уже не ньютоновский детерминизм. В социологии законы полуэмпирические. Здесь велик субъективный фактор, то есть эти прогнозы вероятностны в зависимости от очень многих факторов. Русские философы И. Киреевский, В. Соловьев, Н. Федоров, П. Флоренский, Н. Лосский, а также писатели Л. Толстой, Ф. Достоевский были активными противниками размежевания наук.

Они считали, что Человек – часть природы и всё надо рассматривать в единстве. Были и космисты, полагающие, что мысль, сознание – такая же принадлежность природы, как звёзды, галактики, микробы и так далее. Аналогично высказывался физиолог И. Сеченов.

Таким образом, на смену исследовательской парадигме пришло понимание того, что Человек – активный фактор природы, а не посторонний наблюдатель и хроник. Связывающим звеном человека с природой является ноосфера Вернадского. Последний считал, что феномен жизни – естественный этап развития материи (книга «Биогеохимия»). Пленка жизни, возникающая на планете, по его мнению, ускоряет все процессы ее эволюции за счет способности поглощать и утилизировать энергию Космоса, в первую очередь Солнца, и преобразовать с ее помощью вещество. «Воздействие человека на природу столь быстро растет, что скоро (1930) превратится в основную геолого-преобразующую силу».

При такой концепции человек уже ответственен за будущее развитие природы. Биосфера (очень скоро и мучительно) перейдет в сферу разума – ноосферу. Тогда развитие планеты будет направляться силой разума. Конечной стадией развития является то, что описано у Ст. Лема в его «Солярисе». Процесс перехода Биосферы в ноосферу будет сопровождаться выработкой новых принципов в поведении людей, новой нравственности, бытия, идеалов, стандартов. В наше время центральной становится проблема выживания Человечества как цивилизации. Речь идет хотя бы, например, о грядущем перенаселении Земли. В октябре 1999 года численность населения Земли достигла 6 млрд. человек и эта цифра отличается от предельной, которую Земля ещё способна прокормить, даже если не будет энергетического голода, лишь в единицы раз. Есть и энергетическая проблема: запасов нефти хватит ещё лет на 40–50 лет, угля – на 150–400 лет, урана 238 и тория для атомных электростанций на 500–550 лет. Конечно, есть ещё энергия приливов (приливные электростанции уже спроектированы и имеется возможность России и США изготовить такую станцию в Беринговом проливе между Азией и Америкой), энергия ветра, рек, энергия Солнца (гелиоустановки особенно в пустынях) и пр. Но все же эти источники ограниченные.

Единственный пока что выход в разрешении энергетического кризиса Земли в следующем 500-летии – строительство глубоко под Землёй мощных термоядерных установок, преобразующих энергию, выделяющуюся при слиянии ядер трития и протия, дейтерия в ядра гелия (это сверхтяжёлый и тяжелый изотоп водорода). В запасах океанской воды (её всего на Земле 1,4×10²⁴ грамм) содержится 2,2×10²⁰ грамм тяжелого водорода, что соответствует энерговыделению, равному сжиганию 2,2×10²¹ тонн угля, а из дейтерия можно получить энергию 4,4×10³¹ Джоулей. Эта энергия соответствует запасам 1700 мировых океанов нефти. Если учесть, что Солнце посылает на Землю ежесекундно 16×10¹⁶ Дж, то этой энергии хватило бы землянам на 0,25×10¹⁵ секунд или на 2,5×10⁷ лет. Но для этого нужно сделать термоядерный синтез управляемым. Когда эта проблема будет решена, то альтернативы АЭС не будет. Экологичными (почти на 100%) станут электромобили, использующие аккумуляторы, заряжающиеся от АЭС. Опять-таки для этого необходимо создать емкие и миниатюрные аккумуляторы. Существуют и множество других проблем, ждущих своего решения.

Таким образом, нужно кроме всего прочего обеспечить коэволюцию Биосферы и Человека, только в этом случае можно обеспечить прогрессивное развитие человечества. А ему предстоит ещё решение многих проблем, и ответить на многочисленные вопросы, задаваемые самой природой. Придется когда-то узнать и о том, было ли существование человека заложено в зародыше Вселенной? Был ли код в самом начале возникновения Вселенной, который содержал бы всю информацию о её последующем развитии? Достижения общечеловеческой культуры в настоящее время позволяют представить современную естественнонаучную картину Мира в виде многоуровневой организации материи.

Такие уровни организации материи как Вселенная, Галактика, Звездная система, Планеты – Мегамир – изучают Космология, Астрономия и соответственно Геология. Их развитие описывают Космическая и Геологическая эволюции. Точно также Биосфера, Сообщество, Популяция, Вид, Индивидуум и Макромир – изучается Генетикой, Химией, Физикой и описываются Химической и Физической эволюцией. Кварки и другие ещё неизвестные субэлементарные частицы – Субмикромир – область физики будущего.

1.2 Научный метод познания действительности.

Его цель – познание истины и способы её достижения: моделирование явлений и его роль в сочетании с использованием математики. О научной работе, её этапах, итогах и о диалектической спирали познания

Научный метод познания природы проще всего изложить на примере рассмотрения его в физике, как наиболее научной, наряду с математикой, дисциплине. В основе физики лежит опыт, если же явление нельзя воспроизвести в лабораторных условиях – тогда довольствуются наблюдением природных явлений. Из множества накапливаемых фактов ищут повторяющиеся характерные. Далее устанавливают закономерности, обобщая их, анализируя и опуская второстепенные признаки. Так, в частности, возникают гипотезы. Если же удаётся объединять отдельные стороны явлений в целостную картину, то говорят, что синтезировали эту информацию. Обобщение широкой области явлений называют законом или принципом.

Таковыми являются законы механики Ньютона, электромагнитной индукции Фарадея и другие. Открытие законов проходило сложным и тернистым путем, за редкими исключениями. При установлении законов колоссальна роль отвлечения от второстепенного и выделения главного – абстрагирование. Именно в этом суть метода математического моделирования в исследовании физических явлений. Например, Аристотель сказал, что тело, приведенное в движение все-таки остановится. Галилей усомнился в этом и, отсекая второстепенное, пришел к принципу инерции: тело сохраняет равномерное прямолинейное движение при отсутствии силы, действующей на него. Иногда принцип или закон становится генератором новых идей. Так было с частицей позитрон, которую П. Дирак открыл теоретически, а затем её обнаружили на опыте.

На установлении законов поиск истины не останавливается. Некоторая их совокупность может дать жизнь теории. Выводы, следующие из неё, далее досконально проверяются и уточняются. Суть так называемой диалектической спирали познания формулируется так: в начале эксперимент, затем его логическая обработка, интуитивное обобщение, формулирование закона, и, наконец, изучение следствий из него, а затем нацеливание на новые опыты, новая логическая обработка и т.д. Эти законы чаще всего нельзя предсказывать логическим путем.

Например, законы сохранения энергии и импульса стали подвергать сомнению после открытия альфа-распада радиоактивных ядер. Когда же допустили, что в этой реакции должна рождаться ещё одна частица - нейтрино – законы сохранения восторжествовали. Уровень развития науки сейчас настолько высок, что четыре, так называемых вида фундаментальных взаимодействий, почти удалось объединить в один - возможно, это суперобъединение, из которого они, как частный случай, вытекают из законов симметрии. Уже замечено, что чем ближе мы подходим к некоторой истине, тем проще оказываются основные законы, её выражающие, и тем меньше их число. Получается так, что Природа любит простоту, красоту, но не любит излишеств.

В процессе познания математика выступает в качестве его инструмента. Для неё характерно применение моделей, их проще описать количественно. Однако, например, законы психологии уже не удается записать количественно, так как нет четких соответствующих моделей. Примером моделей, весьма плодотворных, является понятие о материальной точке, идеальном газе – это абстракции, которых в природе вообще не существует. Математика формулой объединяет самые разнородные явления, она даёт высочайший уровень абстракции и обобщения. Тем не менее математика – «падчерица физики», хотя и «царица наук». Она, по Гексли, как мельница перемалывает все, что в неё засыпали. По Гиббсу математика – язык для физики ёмкий, четкий и образный. Именно для производства расчетов движения небесных тел с использованием своих законов Ньютону пришлось разработать математический аппарат (независимо от Лейбница), позволяющий, например, точно рассчитывать солнечные затмения - это дифференциальное и интегральное исчисления.

Рекомендуем посмотреть лекцию "5.9 Закат империи".

Математика решает прямые и обратные задачи. В одной из них, например, по заданным траекториям движения тела восстанавливают силу, предопределяющую эту траекторию, а в другой, наоборот, по силе и начальной скорости и местоположению определяют траекторию движения. Если результаты на основе данной модели плохо согласуются с опытом, то применяя ЭВМ и подбирая другие граничные условия, добиваются уточнением модели лучшего согласия с опытом. После этого модель считается адекватной опыту. Используя вычислительную математику и ЭВМ, можно объединить в этом синтезе все сильные стороны человеческого ума и мощи ЭВМ. Заложив модель в суперкомпьютер и систему взаимосвязей, например, между населением, сельскохозяйственным производством, промышленными, естественными ресурсами, окружающей средой, пришли в результате обработки всей это информации к следующему выводу для всей Земли.

Если темпы и тенденции роста всех этих показателей, начиная с 1900 года, сохранятся, то в самом ближайшем будущем, по данным так называемого Римского клуба (объединяющего сотни ученых самых разных специальностей), на Земле ожидается внезапный (наиболее вероятный) спад народонаселения и производственных мощностей. Эта глобальная модель дает достаточно убедительные выводы. Речь здесь идет о ближайших десятках, а не сотен лет. Чтобы избежать этого глобального кризиса нашей цивилизации, нужен коренной пересмотр всех существующих тенденций мирового развития.

Рассмотрим устойчивость биосферы Земли, для которой можно говорить о некоторых критических нагрузках. Так вот, если эти нагрузки на Биосферу выше критических, она теряет устойчивость и наша система – Земля выходит на режим пересечения нескольких возможных путей её дальнейшего развития. Тогда допустимой становится целая совокупность новых состояний. Точка, в которой эволюционная траектория разветвляется, называется точкой бифуркации. Предсказать же какая из возможных эволюционных траекторий осуществится – невозможно.

Выбор системой (Биосферой) какой-либо конкретной траектории зависит от случайных внешних воздействий на систему, в том числе даже самых незначительных, подобно тому, как крик в горах вызывает снежную лавину. Бифуркационные механизмы в поведении таких систем изучает теория катастроф. В настоящее время имеются признаки потери устойчивости Биосферы Земли.

Например, уменьшение генетического разнообразия животного и растительного мира. Потеря любого генотипа это безвозвратная утрата информации. Многие виды растений и животных исчезли. Оказалось, что уничтожить жизнь на Земле человеку достаточно легко. Для этого достаточно несколько взрывов мегатонных ядерных бомб произвести одновременно. Это приведет к «ядерной зиме», то есть к резкому похолоданию, но такому сильному, что все живое на Земле вымерзнет. Поэтому, чтобы погасить факел жизни достаточно арсенала одной атомной подводной лодки. Когда Биосфера, как нелинейная система, станет нестабильной, начинается её необратимый переход в некое состояние, но какое – мы не знаем. Параметры этого состояния, вероятнее всего, не подойдут для продолжения жизни. Переход в это состояние, как показывают оценки, происходит со скоростью растущей во времени по экспоненциальному закону (~е^t). Когда же приближение точки бифуркации увидят даже скептики, предотвратить грядущий кризис уже не удастся.

Таким образом, проблема стабильности Биосферы – важнейшая для человечества. Конечно, в точках бифуркации законы природы по-прежнему действуют, а их изучает физика. Поэтому, последняя может сейчас многое сказать о глубинной сущности и других, идущих сейчас кризисных процессах. Это как раз подтверждают законы термодинамики неравновесных процессов для открытых систем. Создателем этой части физики, во многом перевернувшей наше миропонимание, является Илья Пригожин.