Место физики в системе наук

Физика, как и все естествознание, играет важную роль в жизни общества, оказывает влияние на развитие техники; в то же время собственное развитие физики находится в прямой зависимости от потребности общественного производства, уровня развития техники и от мировоззрения ее созидателей. Человек всегда находился и находится во взаимодействии с окружающей природой. Она является объектом его познания.

Развитие науки о природе, открытие закономерностей природы было связано с обобщением материальной практики. Как известно, общественная практика есть исходный пункт, цель и критерий человеческого познания. Всякая наука сама по себе представляет определенную систему идей, понятий, категорий и законов, которые более или менее адекватно отражают действительность, дают достоверные знания о существующем вне и независимо от познающего субъекта объективном мире. Все естественные науки имеют между собой то общее, что они изучают различные стороны единого материального мира, и наряду со специфическими методами познания, пользуются самыми общими теоретическими и методологическими положениями.

Само естествознание представляет собой целостную науку о Природе, включая в себя такие последовательно вложенные друг в друга основные дисциплины, как физика, химия, биология, психология, а также возникшие на границах между ними физическую химию, химическую физику, биофизику, биохимию, космомикрофизику (астрофизику элементарных частиц) и другие науки (астрономия, геология, география и пр.). В приведенной последовательности основных дисциплин именно химия своим непосредственным основанием имеет физику, при этом сама выступает в качестве непосредственного фундамента для биологии и т.д.

Проблемы происхождения и устройства всего того, что существует во Вселенной, первоначально относились к «физике» или «физиологии». Еще Аристотель (384-322 гг. до н. э.) называл своих предшественников, занимавшихся этими проблемами, «физиками» или «физиологами». Как известно, древнегреческое слово «физис» или «фюсис», очень близкое к русскому слову «природа», первоначально означало «происхождение», «рождение», «создание». Поэтому неудивительно существование природной, изначальной взаимосвязи всего естествознания с физикой, которая является как бы исходной основой науки о Природе.

Фундаментальный характер физики имеет свои онтологические, гносеологические и методологические основания, которые взаимосвязаны друг с другом. Особенности онтологических оснований фундаментальности физики связаны с соответствующими гносеологическими основаниями на основе методологического принципа, согласно которому мир постижим в формах деятельности, обусловленной спецификой культуры. Способы этой деятельности обусловливают и способы познания, и способы освоения объективного мира, каковой в данном случае выступает Природа.

В познании Природы существует несколько стадий, первая из которых характеризуется общими представлениями о мире как целом, что ярко проявляется в античной натуральной философии - философии Природы. Онтологическими основаниями фундаментальности физики здесь выступают представления о мире как из чего-то происшедшем, развивающемся из хаоса, о Вселенной как о конечном, неоднородном и анизотропном, иерархическом вещественно-телесном образовании, которое циклически разрушается и возрождается. На этой стадии исследования Природы доминируют наблюдения, а не эксперимент, догадки, не точно воспроизводимые опыты. В качестве методологического основания здесь выступает установка на выявление естественных, а не сверхъестественных явлений.

На второй стадии (эпоха Ренессанса - конец XIX века) исследования Природы приобретают аналитический характер, когда происходит детализация объектов Природы и дифференциация научного знания. Гносеологическими основаниями здесь является экспериментальное исследование Природы и математизация физики. Математика выступает в качестве необходимого универсального языка точного естествознания.

Онтологическое основание физики (наряду с появившимися химией, биологией и психологией) - это представление о Природе как совокупности предметов, т.е. Природа понималась по преимуществу неизменной, застывшей, вне эволюции. Иными словами, Вселенная, на данном отрезке времени, понималась как нечто бесконечное, однородное и изотропное. Отсюда вытекает методологическое основание фундаментальности физики - Природа носит внеэволюционный характер. Физика, здесь, имеет дело не только со всевозможными материальными телами, но с материей вообще. Химия - с различными субстанциями или веществами. Биология - со всевозможными живыми организмами. Психология - со всевозможными разумными существами. Это связано с методологической установкой, согласно которой объяснение реального мира возможно лишь на основе особого, идеализированного мира.

Но по мере необходимой детализации конкретных знаний о Природе они оформлялись в как бы самостоятельные, прежде всего, основные разделы естествознания (физика, химия, биология и психология). Однако эту аналитическую стадию исследований Природы, связанную с расчленением естествознания на отдельные части, сменила стадия их синтеза и тесно связанная с этим интегрально-дифференциальная стадия развития естествознания. Такие тенденции обусловлены тем, что, например, для объяснения химических явлений существует необходимость использовать физику и т.п.

Согласно теории систем, важнейшей особенностью систем со сложной структурой является их иерархичность, наличие в них нескольких уровней строения, или организации. Поскольку естественные науки представляют собой систему, они обладают иерархичностью, что было подмечено известным французским физиком А. М. Ампером (1775-1836 гг.). Он попытался еще в конце XVIII - начале XIX столетий найти принципы «естественной классификации» всех известных к тому времени естественных наук, которых тогда насчитывалось более двухсот. Созданную им картину наук о Природе он представил в форме «единой системы», состоящей из различных по глубине идей и разной точности экспериментального материала. В этой классификации физику он поместил на первом этаже как науку наиболее фундаментальную, а химию - на втором, как бы выводя ее из физики.

Идеи о такой субординации естественных наук широко обсуждаются и сегодня, фокусируясь главным образом на следующей важной проблеме: можно ли сводить все биологические явления к химическим, а химические - к физическим.

Сегодня химию можно в определенном смысле назвать физической, потому что у этих дисциплин один и тот же предмет и одни и те же методы исследования. Такого рода интеграция обусловлена невозможностью объяснить химические явления «чисто химическими» средствами и, следовательно, имеется необходимость обращения за помощью к физике. Одновременно с этим данное объединение есть не что иное, как проявление принципиального единства Природы, которая «не знает» никакого абсолютно резкого деления на рубрики и разные науки.

Точно так же в свое время появилась необходимость синтеза биологических и химических (а позднее и физических) знаний. Ведь даже простейший живой организм представляет собой взаимодействие механических, тепловых, химических, электромагнитных и других процессов, поэтому для объяснения происходящих в живом организме сложнейших явлений, невозможно обойтись без знания химии и физики. В прошлом столетии появились физиологическая химия, затем биохимия, совсем недавно возникла физико-химическая биология.

В настоящее время нет ни одной области естественно-научных исследований, которые относились бы исключительно к физике, химии или биологии в чистом изолированном состоянии. Биология опирается на химию и вместе с ней или непосредственно, как сама химия, на физику. Они пронизаны общими для них законами Природы. Об этом свидетельствует систематическое возникновение междисциплинарных проблем и предметов - таких, как физическая химия или химическая физика, биофизика, биохимия, физико-химическая биология, психофизика и т. п.

Наряду с химией и биологией, физика имеет «родственные связи» с геологией и географией. Геологию называют наукой об истории развития Земли, потому что она изучает состав и строение нашей планеты в их эволюции на протяжении миллиардов лет. Она выявляет физические и химические закономерности образования осадочных и изверженных горных пород, а также устанавливает влияние физико-географических условий на зарождение и развитие органической жизни на планете. География также насквозь пропитана физическими, химическими и биологическими знаниями, которые в разной степени проявляются в таких ее основных разделах, как физическая география, география почв (химическая география), зоогеография и т. д.

Таким образом, все исследование Природы сегодня можно наглядно представить в виде огромной сети, состоящей из ветвей и узлов, связывающих многочисленные ответвления физических, химических и биологических наук. В современных исследованиях, посвященных статусу физики в мировой культуре, очерчиваются некоторые аспекты взаимосвязи физики, гуманитарного знания и культуры. К ним относятся: проблема соотношения красоты и истины, искусства и науки, прежде всего физики и математики. Математика помогает физике создавать более точную картину мира. Вместе с развитием физики математические методы переросли рамки лишь подсобного инструмента для описания и стали средством прямого построения физических теорий. Проникновение в сущность процессов объективного мира приводит к открытию новых количественных соотношений между физическими величинами, что открывает новые области математического исследования и способствует все более адекватному отражению сущности количественных отношений математикой. В результате роль математики для изучения физических закономерностей возрастает, а границы применения математики в физике расширяются. Математическая форма выражения законов является наиболее плодотворной в современной физике. Математика не только дает физике более точный язык для выражения уже приобретенных знаний, для анализа абстрактно-всеобщих характеристик, вскрытых физикой за разнообразием явлений, но и позволяет получать новые выводы и следствия о ранее неизвестных сторонах материальных процессов.

В недрах физики зародилась синергетика. Она изучает механизмы самоорганизации определенного класса систем (открытых и нелинейных) самой различной природы, начиная с физики и кончая социологией и загадками человеческого Я, системой его сознания и подсознания. Она выступает в качестве междисциплинарной парадигмы, способствуя синтезу естественнонаучного и гуманитарного знания. Для гуманитарного знания немалое значение имеет использование компьютерных программ, которые визуализируют синергетические знания. Это дает возможность гуманитарному знанию включить в свой состав содержательные понятия и идеи, вырабатываемые математикой и физикой, вовлечь в свой оборот существенные мировоззренческие следствия и выводы, вытекающие из сложных аналитико-математических расчетов и математического моделирования эволюции сложных структур в нелинейных средах. В свою очередь, естественно-научные знания благодаря синергетической парадигме обогащаются достижениями в области общей культуры мышления и гуманитарных исследований. Через синергетику оказывается возможным соединение двух взаимодополняемых способов постижения мира - постижение через образ и число.

Развитие современной физики, появление таких физических теорий, как теория относительности и квантовая механика, вызвавших множество философских дискуссий, делает особенно актуальной проблему взаимного влияния физики и философии. Как отмечал А. Эйнштейн, современная физика еще в большей степени, чем физики прошлого, соприкасается с философскими проблемами. Влияние философии на физику осуществляется главным образом в теоретической физике, так как именно в ней в процессе теоретического мышления формируются наиболее общие физические понятия и закономерности, отражающие фундаментальные законы природы.

Развитие современной физики с особой силой ставит вопросы, требующие глубокого философского анализа: о пространстве и времени, о массе и энергии, о веществе и поле, о несотворимости и неуничтожимости материи и движения, о конечном и бесконечном и т.д. В системе естественных наук физика занимала и занимает сейчас особое место благодаря своей важной роли в развитии техники и философии. Она глубоко проникла в тайны природы, открыла внутреннее строение атома и поставила на службу человечеству огромные запасы внутриядерной энергии. Физика приступила к познанию таких областей природы (микромир и космос), с которыми человек непосредственно не взаимодействует. Для их познания необходимо абстрагироваться от наших обычных представлений уже хотя бы потому, что, например, даже временные масштабы в этих областях либо практически бесконечно малы (10" секунды), либо бесконечно большие (миллиарды световых лет) по сравнению с человеческой жизнью. Наука создает свои правила движения мысли к новым результатам, однако широкий синтез научных знаний требует от ученых глубокого осмысления уже существующих теорий и процесса становления новых. Подлинная наука всегда материалистична, нет и не может быть идеалистической физики или биологии, но это совсем не означает, что мировоззрение ученого не имеет никакого значения для развития самой науки и ее достижений.