Лекция 4. Картины мира и научная реолюция

Научная картина мира -система общих представлений о мире, вырабатываемых на соответствующих стадиях исторического развития научного познания.

Естественнонаучной картиной мира - картина мира, которая складывается из существующих научных представлений о строении и развитии природы.

Частнонаучная картина мира – картина мира созданная определенной естественной наукой на основе исследуемой ей реальности.

Философская картина мира - система наиболее общих философских понятий (категорий), принципов, концепций, дающую на определенном историческом этапе представление о мире в целом.

Парадигма - определенная совокупность общепринятых в научном сообществе на данном историческом этапе идей, понятий, теорий, а также методов научного исследования, которые в течение определенного времени дают модель постановки проблем и их решений научному сообществу.

Научная революция — это процесс, имеющий своим результатом смену научных теорий, создание новой научной концепции, преобразование логического строя науки и способа мышления. Из сказанного можно сделать вывод (и история науки это подтверждает), что научная революция - явление всегда чрезвычайное и довольно редкое.

Микрореволюция –это создание новой теории в той или иной области науки, которая меняет представления об определенном, сравнительно узком круге явлений, но не оказывает решающего влияния на существующую научную картину мира, не требует коренного изменения способа научного мышления.

Естественнонаучная и философская картины мира

Термин «картина мира» появился в рамках физической науки в конце XIX в. Одним из первых его использовал знаменитый физик Генрих Герц. Вслед за Герцем термином «картина мира» широко пользовался не менее знаменитый физик Макс Планк. Под физической картиной мира он понимал «образ мира», формируемый в физической науке и отражающей реальные закономерности природы. Этот «образ мира», подчеркивал Планк, изменяется в процессе развития науки и имеет поэтому относительный характер. Создание такой картины мира, которая представляла бы собой нечто абсолютное, окончательно завершенное и не нуждалось бы в дальнейших улучшениях, Планк считал недостижимой задачей.

В зависимости от тех или иных решений определенных философских проблем могут строиться, например, материалистическая или идеалистическая картины мира, метафизические или диалектические представления о мире и т.д.Философская и естественнонаучная картины мира не существуют изолированно, в отрыве друг от друга. Философская картина мира опирается на достижения естествознания, подтверждающие и конкретизирующие ее положения и выводы. В свою очередь, естественнонаучная картина мира обязательно связана с теми или иными философскими представлениями, свойственными той или иной эпохе, т.е. является своеобразным синтезом знаний о природе и философских, мировоззренческих установок.

История научного познания сопровождалась периодической сменой картин мира. А это означало смену так называемых парадигм. Данное понятие (происходящее от греческого термина «парадигма» — пример, образец) стало одним из важнейших в философии науки XX века. Приоритет в использовании и распространении этого понятия принадлежит американскому науковеду и историку физики Т. Куну в работе «Структура научных революций».

Научные революции в истории естествознания

Развитие естествознания не является лишь монотонным процессом количественного накопления знаний об окружающем природном мире. В развитии науки могут иметь место переломные радикально меняющий прежнее видение мира.

Эти переломные этапы в генезисе научного знания получили наименование научных революций. Именно в эти периоды в науке происходит пересмотр, переосмысление ее важнейших теоретических и методологических положений.

Революция в науке - это, как правило, не кратковременное событие, ибо коренные изменения в научных знаниях требуют определенного времени. Поэтому в любой научной революции можно хронологически зафиксировать некоторый более или менее длительный исторический период, в течение которого она происходит. В этом периоде обычно выделяют следующие этапы:

1. накопления предпосылок для возникновения научной революции,

2. выработки новых принципов, представлений,

3. последующей экспансии их в другие области научного знания.

Революции в развитии фундаментальных наук, по результатам и степени их влияния на развитие науки в целом, можно разделить на глобальные научные революции и на «микрореволюции» в отдельных науках. Глобальная научная революция приводит к формированию совершенно нового видения мира, вызывает появление принципиально новых представлений о его структуре и функционировании, а также влечет за собой новые способы, методы его познания. Глобальная научная революция может происходить первоначально в одной из фундаментальных наук (или даже формировать эту науку), превращая ее затем на определенный исторический период в лидера науки. Последнее означает, что происходит своеобразная экспансия ее новых представлений, принципов, методов, возникших в ходе революции, на другие области знания и миропонимание в целом.

Занятие 2. Научные революции и смена типов миропонимания

Генетика – наука о законах и механизмах наследственности и изменчивости. В зависимости от объекта исследования классифицируют генетику растений, животных, микроорганизмов, человека и другие; в зависимости от используемых методов других дисциплин — молекулярную генетику, экологическую генетику и другие.

Синергетика – междисциплинарное направление научных исследований, задачей которого является познание природных явлений и процессов на основе принципов самоорганизации систем. Термин «синергетика» ввёл Герман Хакен (в 1977 году вышла его книга «Синергетика»), образовав его из греческих слов син — «совместное» и эргос — «действие».

Кибернетика – наука об управлении, связи и переработке информации. Основным объектом исследования кибернетики являются абстрактные кибернетические системы: от компьютеров до человеческого мозга и человеческого общества.

В зависимости от области применения различают политическую, экономическую и социальную кибернетику

Клонирование -это получение точных копий организма или другого объекта, например, клетки или гена.

Первая глобальная научная революция

Первая научная революция считается началом формирования современного естествознания, базирующегося на экспериментальной методологии. Возникает так называемая классическая наука Нового времени, период существования которой заканчивается лишь в конце XIXвека.

Смена космологической картины мира.Первая научная революция начиналась в эпоху Возрождения. Это был период конца XV-XVIbb., ознаменовавший переход от средневековья кНовому времени. Эпоха Возрождения характеризовалась возрождением культурных ценностей античности, расцветом искусства, утверждением идей гуманизма. Эта эпоха отличалась существенным прогрессом науки и радикальным изменением миропонимания, выразившемся в появлении гелиоцентрического учения великого польского астронома Николая Коперника (1473-1543).

В своем труде «Об обращениях небесных сфер» Коперник утверждал, что Земля не является центром мироздания и что «Солнце, как бы восседая на Царском престоле, управляет вращающимся около него семейством светил»². Возникло принципиально новое миропонимание, которое исходило из того, что Земля — одна из планет, движущихся вокруг Солнца по круговым орбитам. Совершая обращение вокруг Солнца, Земля одновременно вращается и вокруг собственной оси, чем и объясняется смена дня и ночи, видимое нами движение звездного неба.

Одним из активных сторонников учения Коперника, поплатившихся жизнью за свои убеждения, был знаменитый итальянский мыслитель Джордано Бруно (1548—1600). Но он пошел дальше Коперника, отрицая наличие центра Вселенной вообще и отстаивая тезис о бесконечности Вселенной. Бруно говорил о существовавии во Вселенной множества тел, подобных Солнцу и окружающим его планетам. Причем многие из бесчисленного количества миров, считал он, обитаемы и, по сравнению с Землей, «если не больше и не лучше, то во всяком случае не меньше и не хуже».17 февраля 1600 г., как нераскаявшийся еретик, Дж.Бруно был сожжен на костре на Площади цветов в Риме.

В учении Галилео Галилея (1564—1642) были заложены основы механистического естествознания, опиравшегося на принципиально новое представление о движении.До Галилея общепринятым в науке считалось понимание движения, выработанное Аристотелем и сводившееся к следующему принципу: тело движется только при наличии внешнего на него воздействия, и если это воздействие прекращается, тело останавливается. Галилей показал, что этот принцип Аристотеля (хотя и согласуется с нашим повседневным опытом) является ошибочным. Вместо него Галилей сформулировав совершенно иной принцип, получивший впоследствии наименование принципа инерции: тело либо находится в состоянии покоя, либо движется, не изменяя направления и скорости своего движения, если на него не производится какого-либо внешнего воздействия.

Один из крупнейших математиков и астрономов конца XVI— первой трети XVIIbb. Иоган Кеплер (1571—1630) занимался поисками законов небесной механики и составлением звездных таблиц. На основе обобщения данных астрономических наблюдений он установил три закона движения планет относительно Солнца. В своем первом законе Кеплер отказывается от коперниковского представления о круговом движении планет вокруг Солнца. В этом законе утверждается, что каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце. Согласно второму закону Кеплера, радиус-вектор, проведенный от Солнца к планете, в равные промежутки времени описывает равные площади. Из этого закона следовал вывод, что скорость движения планеты по орбите непостоянна и она тем больше, чем ближе планета к Солнцу. Третий закон Кеплера гласит: квадраты времен обращения планет вокруг Солнца относятся как кубы их средних расстояний от него.

Научное наследие Исаака Ньютона чрезвычайно разнообразно. В него входит и создание дифференциального и интегрального исчисления, и важные астрономические наблюдения, которые Ньютон проводил с помощью собственноручно построенных зеркальных телескопов, и большой вклад в развитие оптики. Но самым главным научным достижением Ньютона было продолжение и завершение дела Галилея по созданию классической механики. Благодаря их трудам XVII век считается началом длительной эпохи торжества механики, господства механистических представлений о мире.

Многие естествоиспытатели, вслед за Ньютоном, старались объяснить, исходя из начал механики, самые различные природные явления. При этом,они неправомерно экстраполировали законы, установленные лишь для механической сферы явлений, на все процессы окружающего мира. В торжестве законов Ньютона, считавшихся всеобщими и универсальными, черпали веру в успех ученые, работавшие в астрономии, физике, химии.

Вторая глобальная научная революция

Вторая глобальная научная революция происходила во второй половине XVIII—XIX вв. и была связана с дальнейшим развитием классической науки и ее стиля мышления. Указанный революционный период в развитии естествознания характеризовался следующими обстоятельствами:

во-первых, формированием нового состояния естествознания — дисциплинарно организованной науки (при этом вусловиях дифференциации естествознания и быстрого развития естественных наук прежняя механистическая картина мира все больше утрачивала свой общенаучный статус);

во-вторых, переходом от метафизической концепции мира к диалектической (с соответствующей заменой в научном познании метафизической методологии на диалектическую);

в-третьих, «вымыванием» из естествознания прежних натурфилософских представлений (последние заменялись новыми естественнонаучными представлениями, возникшими в рамках классической науки Нового времени).

Процесс диалектизации естествознания, происходивший в период второй глобальной научной революции, создал естественнонаучные основания (предпосылки) для появления принципиально новой философской — диалектико-материалистической — картины мира в последние десятилетия XIX века.

Третья глобальная научная революция

Охватывает период с конца XIX века и до середины XX столетия. В этот период были окончательно преодолены остатки прежних механистических представлений о мире, созданы принципиально новые, квантово-реля-тивистские представления о физической реальности, резко интенсифицировался процесс математизации науки, в особенности, физики (многие новые результаты в физике стало возможным получить только математическим путем).

Происходит своеобразная цепная реакция революционных перемен в различных областях знания: в физике (открытие сложного строения атома, становление релятивистской и квантовой теории), в космологии (концепция нестационарной Вселенной), в биологии (возникновение молекулярной биологии, становление генетики). В конце периода третьей глобальной научной революции возникает кибернетика, сыгравшая важную роль в формирование современной научной картины мира.Если первая и вторая глобальные научные революции привели к формированию и развитию классической науки и ее стиля мышления, то третья глобальная научная революция вызвала появление неклассической науки и преобразование прежнего стиля научного мышления.

Начавшийся еще в XIX в. переход физической науки к изучению электромагнитного поля, усиливающийся процесс математизации физики, появление в XX в. совершенно новых, квантово-релятивистских взглядов на физическую реальность повлекли за собой потерю прежних наглядных представлений, которыми характеризовалась классическая механика. Потеря той наглядности, которая была естественной для механики, имевшей дело с медленными движениями и большими массами объектов макромира, и углубление познания в весьма сложные, совершенно необычные для «здравого смысла» процессы микромира, потребовали изменения стиля научного мышления.

Т.о., рождение и развитие атомной физики, окончательно сокрушило прежнюю механистическую картину мира.

Релятивистская космология.Концепция расширяющейся Вселенной

Еще в 1922 году отечественный математик и геофизик АЛ. Фридман (1888-1925) нашел решение уравнений общей теории относительности для замкнутой расширяющейся Вселенной. Открытие американским астроном Эдвином Хабблом в 1929 году так называемого «красного смещения». Дело в том, что еще в XIX веке австрийский физик и астроном Кристиан Доплер обнаружил следующее явление: если источник света приближается, спектральные линии смещаются в сторону более коротких волн, если удаляется — в сторону более длинных (красных) волн. Это явление было названо эффектом Доплера. Э. Хаббл открыл «красное смещение» для всех далеких источников света.

В 1965 г. американские ученые-астрономы А. Пензиас и Р. Вилсон установили, что во Вселенной имеется так называемое фоновое радиоизлучение, названное отечественным ученым И.С. Шкловским реликтовым.

Два экспериментально установленных положения — расширение Вселенной и реликтовое излучение — являются убедительными доводами в пользу так называемой теории «Большого взрыва», ставшей общепризнанной, во втор.пол. XX в.

Становление и развитие генетики. Молекулярная биология

Достижения генетики (и биологии в целом) оказались столь значительными, что было бы удивительно, если бы они никак не повлияли на дарвиновскую теорию эволюции. Развитие биологии и входящей в нее составной частью генетики, во-первых, еще более укрепило дарвиновскую теорию эволюции живой природы и, во-вторых, дало более глубокое толкование (соответствующее достигнутым успехам в биологии) понятиям изменчивости и наследственности, а следовательно, всему процессу эволюции живого мира.

Наиболее поразительные достижения биологии уже в первой половине XX века были связаны с изучением процессов, происходящих на молекулярном уровне. У. Астбери ввел в науку термин «молекулярная биология» и провел основополагающие исследования белков и ДНК. Хотя в 40-е годы XX века почти повсеместно господствовало мнение, что гены представляют собой особый тип белковых молекул, в 1944 году О. Эвери, К. Маклеод и М. Мак-картыустановили, что генетические функции в клетке выполняет не белок, а ДНК.

Кибернетика —результат интеграции научного знания

Кибернетика возникла в 40-х годах XX века «на стыке» ряда наук (физики, математики, биологии, некоторых технических и социально-экономических наук) и явилась следствием ускоряющегося процесса интеграции научного знания. Возрастание роли процессов управления в общественной практике первой половины XX столетия, развитие военной техники и новых форм автоматизации производства привели к созданию особой научной дисциплины — кибернетики.К ее научно-техническим предпосылкам следует отнести развитие радиотехники и электроники, а также появление электронно-вычислительных машин. Возникнув в 40-х годах XX века, электронно-вычислительная техника прошла в последующие десятилетия огромный путь своего развития и явилась технической базой кибернетики. Практика радиотехники послужила основой для создания такой важнейшей составной части кибернетики как теория информации.

Новая (для середины XX века) интегративная научная дисциплина — кибернетика сыграла свою роль в развитии научной картины мира. Ее принципы имели революционный характер, ибо отражали важные закономерности объективного мира, касающиеся функционирования различных по своей природе самоуправляемых систем — независимо от вида и формы движения материи.

Четвертая глобальная научная революция

Последние три десятилетия XX в. ознаменовались новыми радикальными научными достижениями. Эти достижения можно характеризовать как четвертую глобальную научную революцию, в ходе которой формировалась постнеклассическая наука. Сменивший прежнюю неклассическую науку первой половины XXвека этот новейший период в развитии естествознания (образующий естественнонаучную составляющую второго этапа научно-технической революции) характеризуется следующими особенностями.

Во-первых, это — ориентация постнеклассической науки на исследование весьма сложных, исторически развивающихся систем (среди них особое место занимают природные комплексы, в которые включен в качестве компонента сам человек). Представления об эволюции подобных систем вводятся в картину физической реальности через новейшие идеи современной космологии (концепция «Большого взрыва» и др.), через изучение «человекоразмерных» комплексов (объекты экологии, включая биосферу в целом, системы «человек — машина» в виде сложных информационных комплексов и т.д.), и, наконец, через разработку идей термодинамики неравновесных процессов, приведших к возникновению синергетики. Во-вторых, важное направление исследований постнеклассической науки составляют объекты биотехнологии, и в первую очередь, генетической инженерии. Успехи последней на рубеже XX— XXI вв. определяются новейшими достижениями биологии — в плане расшифровки генома человека, постановки и решения проблем клонирования высших млекопитающих (эти проблемы, заметим, включают не только естественнонаучный, но и социально-этический аспекты).В-третьих, для постнеклассической науки характерен новый уровень интеграции научных исследований, нашедший выражение в комплексных исследовательских программах, реализация которых требует участия специалистов различных областей знания.

Космология последних десятилетий XX века. Концепции «Большого взрыва» и «раздувающейся Вселенной»

Новую теорию, созданную в 80-х годах XX века, в основном усилиями отечественных ученых, назвали теорией раздувающейся Вселенной. Согласно этой теории, в процессе раздувания первоначальная Вселенная (Правселенная) расщепилась на множество отдельных Вселенных, различающихся всеми фундаментальными константами, которые определяют физические свойства мира. Наша Вселенная - одна из них. Такого рода идеи отстаивают в настоящее время некоторые российские ученые (А.Д. Линде, С.С. Григорян и др.).

Область «начала мира» — предмет новейшего научного направления, получившего наименование квантовой космологии. До сих пор проверка теоретических выводов о процессах вблизи порога «рождения Вселенной» может основываться лишь на косвенных данных. Например, на изучении предсказываемых теорией свойств элементарных частиц и реакций между ними. Успехи физики частиц вселяют сегодня уверенность в правильности космологических построений ученых. Знаменательным стало то, что впервые в истории науки был «перекинут мост» между двумя, казалось быпротивоположными, полюсами научных знаний — космологией, изучающей Вселенную с ее фантастическими расстояниями, и квантовой физикой, исследующей явления в ультрамалом. Оказалось, что, по существу, — это два аспекта одного и того же научного знания. В природе все взаимосвязано: изучая свойства микрочастиц, физики уточняют свое представление о фазах эволюции Вселенной; космологические же данные используются для выбора между различными вариантами теории элементарных частиц.

Клонирование: достижения и проблемы

Клонирование органов и тканей — это задача номер один в области трансплантологии, травматологии и в других областях медицины. При пересадке клонированного органа не надо думать о подавлении реакции отторжения. Клонированные органы станут спасением для людей, попавших в автомобильные аварии или какие-нибудь иные катастрофы, или для людей, которым нужна радикальная помощь из-за заболеваний сердца, печени и т.п. Самый наглядный эффект клонирования - дать возможность бездетным людям иметь своих собственных детей.Однако клонирование высших млекопитающих, включая человека, содержит еще много невыясненных наукой проблем

Синергетика как новое миропонимание конца XX века

Постепенно в науке накапливалось все большее число фактов, свидетельствовавших о возникновении упорядоченных структур и феномена самоорганизации в неживой природе при наличии определенных условий. Даже повседневные наблюдения свидетельствуют о том, что и в неживой природе, — наряду с дезорганизацией, — происходит также и самоорганизация, которая проявляется в возникновении новых материальных структур. Считается установленным, что процессы самоорганизации могут происходить в сравнительно простых физических и химических средах неорганической природы. А это означает, что простейшая, элементарная форма самоорганизации имеет место уже в рамках физической и химической форм движения материи. Чем сложнее форма движения материи, тем выше уровень ее самоорганизации.

Указанные наблюдения и обобщения привели к возникновению синергетики - междисциплинарного научного направления, изучающего общие и универсальные механизмы самоорганизации, т.е. механизмы самопроизвольного возникновения и относительно устойчивого существования макроскопических упорядоченных структур самой различной природы. Синергетика стирает, как казалось, непреодолимые грани между физическими и химическими процессами, с одной стороны, и биологическими и социальными процессами — с другой, т.к. исследует общие механизмы самоорганизации и тех, и других.Зарождение синергетики произошло в нашей стране. В 60-х гг. XX в. ученым Б.Н. Белоусовым были начаты интересные эксперименты с так называемыми автокаталитическими химическими реакциями, которые затем были продолжены А.М. Жаботинским. Позднее реакция Белоусова — Жаботинского послужило экспериментальной основой для построения математической модели самоорганизующихся процессов в бельгийской школе лауреата Нобелевской премии И.Р. Пригожина (1917-2003).

Синергетика сегодня выступает уже как новое миропонимание, как основа концепций глобального и космического эволюционизма.