Научные революции и смена картин мира

3. Научные революции и смена картин мира

Естествознание – это такая система знаний о природе, которая представляет собой нечто единое и цельное. Чтобы подчеркнуть фундаментальный характер основных и важнейших знаний о природе, ученые ввели понятие естественнонаучной картины мира (ЕНКМ), под которой понимают систему важнейших принципов и законов, лежащих в основе объяснения природы. (Картина мира – целостный, непротиворечивый образ действительности).

Как правило, в формировании такой картины важную роль играют концепции и теории наиболее развитых отраслей естествознания, которые выдвигаются в качестве его лидеров. Это не означает, что другие науки не участвуют в формировании картины природы. ЕНКМ – результат синтеза фундаментальных открытий и результатов исследования всех отраслей естествознания. ЕНКМ оказывает воздействие на другие отрасли науки, в том числе и гуманитарные, и определяет научный климат эпохи.

ЕНКМ – целостная система представлений об общих свойствах и закономерностях природы, возникающая в результате синтеза основных естественнонаучных принципов.

История естествознания свидетельствует о том, что лидером естествознания была и остается физика – наиболее развитая и систематизированная наука о природе. Когда формировалось мировоззрение европейской цивилизации Нового времени, и складывалась научная картина мира, ее определяли именно принципы и концепции физики.

 В истории естествознания сменяли друг друга физические картины мира:

Механическая картина мира (МКМ)

Электромагнитная картина мира (ЭМКМ)

Квантово-релятивистская картина мира (КРКМ).

Как видно, физическая картина мира обусловлена той фундаментальной теорией, с помощью которой объясняли или пытались объяснить любые явления природы. Рассмотрим особенности каждой из них.

Характерные особенности механической картины мира:

- атомизм – учение о мире как совокупности огромного числа неделимых частиц, перемещающихся в пространстве и времени. Поэтому МКМ часто называют корпускулярной концепцией природы. Материя – это атомы.

- движение – ключевое понятие, из него выводились понятия силы, массы, тяготения. (Ньютон: законы движения есть законы мироздания).

- принцип дальнодействия (Ньютон): взаимодействие между телами происходит мгновенно на любом расстоянии, без каких-либо материальных посредников;

- принцип абсолютности пространства и времени, которые не связаны с движением тел. Пространство является пустым вместилищем тел, время – чистая длительность.

- принцип детерминизма: любые события жестко предопределены законами механики. Согласно этому принципу можно точно и однозначно определить состояние механической системы ее предыдущим состоянием, случайности исключаются.

- принцип редукционизма: сведение закономерностей более высоких форм движения материи к законам простейшей формы – механической. Образ мира – машина, совершенный часовой механизм.

Световые, тепловые, электрические, магнитные явления не вписывались в механическую картину мира.

Электромагнитная картина мира.

Майкл Фарадей ввел понятие электромагнитного поля, проводил опыты по его изучению, пришел к мысли о необходимости замены корпускулярных представлений о материи континуальными. (Континуальность – непрерывность). На основе опытов по изучению электромагнитного поля Джеймс Клерк Максвелл создал электромагнитную теорию, которая легла в основу новой картины мира.

Основные черты ЭМКМ:

- электромагнитное поле сплошь непрерывно, заряды в нем являются точечными силовыми центрами. Поэтому ЭМКМ называют континуальной концепцией природы.

- в корне изменились взгляды на материю, пространство, время и силу. Материя – единое абсолютно непрерывное бесконечное поле с силовыми точечными центрами (электрическими зарядами) и волновое движение в нем (колебания). Движение не есть механическое перемещение, а распространение колебаний в поле, которые описываются не законами механики, а законами электродинамики.

- пустого пространства нет, так как поле является абсолютно непрерывной материей. Реляционное понимание пространства и времени. Пространство и время зависят от материи.

- принцип близкодействия (Фарадей): любые взаимодействия передаются полем от точки к точке непрерывно и с конечной скоростью.

- принцип детерминизма стал включать понятие вероятности. Случайность – форма проявления необходимости.

- отказ от механистического редукционизма.

Квантово-релятивистская картина мира.

В современной физике в основе объяснения мира лежат две фундаментальные теории - квантовая теория и теория относительности Эйнштейна. Хотя они и пересекаются, но относятся к разным уровням наблюдения. Квантовая теория необходима для изучения явлений на микроуровне (атомы, ядерные и субъядерные феномены), теория относительности относится к астрономическим скоростям и расстояниям.

Характерные черты КРКМ:

 - Корпускулярно-волновой дуализм.

- Основным материальным объектом является квантовое поле, переход которого из одного состояния в другое меняет число частиц. Основная особенность элементарных частиц – универсальная взаимозависимость и взаимопревращаемость.

- Движение – частный случай физического взаимодействия. Известны 4 вида фундаментальных физических взаимодействий: гравитационное, электромагнитное, сильное и слабое. Они описываются на основе принципа близкодействия: взаимодействия передаются соответствующими полями от точки к точке, скорость передачи всегда конечна и не может превышать скорость света в вакууме (300 тыс. км/сек).

- Окончательно утверждается принцип относительности пространства и времени, зависимость их от материи. Пространство-время образуют единый четырехмерный континуум.

- Закономерность и причинность выступают в вероятностной форме, так называемых, статистических законов.

- В картину мира включается наблюдатель, от присутствия которого зависят исследуемые свойства объектов. Мир предстает как мыслеобраз.

К концу ХХ в. облик естествознания существенно изменился. Изменения в фундаментальных науках определяют общие контуры новой научной картины мира. Для нее характерны:

- глобальный эволюционизм – применение идеи развития ко всей материи, в том числе и Вселенной в целом. Эволюционная концепция проникла во все естественные науки – от физики до геологии. Возникающие в результате процессов дифференциации и интеграции новые научные дисциплины изначально эволюционны (экология, биогеохимия, антропология).

- рассмотрение всех процессов природы с точки зрения самоорганизации (теория самоорганизации – синергетика). Синергетика пытается открыть универсальный механизм, осуществляющий самоорганизацию как живой, так и неживой природы. Самоорганизация понимается как спонтанный (самопроизвольный) переход открытой неравновесной системы от менее сложных и упорядоченных форм организации к более сложным и упорядоченным. Открытые системы – это системы, которые обмениваются веществом, энергией с внешней средой. Неравновесные – это системы, которые находятся в состоянии, далеком от термодинамического равновесия (= максимальная энтропия, т.е. хаос).

- системность – принцип, согласно которому все в мире, в том числе и сама Вселенная, имеет системную организацию, т.е. образовано из множества элементов разного уровня сложности и упорядоченности. Для системы характерны: интегративность, иерархичность, субординация элементов.

- историчность означает принципиальную незавершенность научной картины мира.

Развитие естествознания вело к смене картин мира, а значит, к смене основных принципов и законов объяснения природы. Этот период развития естествознания принято называть революционным. Научная революция – это интенсивный период развития науки, ведущий к радикальным изменениям в системе знаний, в принципах и методах научного познания. Для научной революции всегда характерно возникновение кризисных ситуаций, связанных с коренной ломкой устоявшихся господствующих представлений о природе. В истории науки выделяют несколько типов научных революций:

частная – затрагивает одну область знания;

комплексная – затрагивает ряд областей знания;

глобальная – радикально меняет основания науки.

В истории науки глобальных революций было три: В VI – IV вв. до н.э. возникла наука как рациональный способ познания мира; ХVI-ХVII вв. – революция привела к созданию классического естествознания; ХХ в. – научно-техническая революция – вела не только к радикальным изменениям в науке и технике, но и к масштабным социально-экономическим преобразованиям, в том числе качественным изменениям в производительных силах общества.

Итак, глобальная научная революция означает «потрясение основ», в результате которого происходит смена парадигм. В истории развития естествознания принято выделять три глобальные научные революции и называть по именам ученых, сыгравших в них решающую роль: аристотелевская, ньютоновская и эйнштейновская.

В VI – IV вв. до н.э. возникла наука как рациональный способ познания мира. Аристотель создал формальную логику – науку о доказательстве, главный инструмент выведения и систематизации знания. Аристотель впервые предметно дифференцировал научное знание: отделил науки о природе от метафизики (философии) и математики. Аристотелевские нормы научности знания, способы обоснования в науке успешно использовались в течение 1000 лет, а законы формальной логики действуют и поныне.

Революция в естествознании, начавшаяся в 90-х гг. ХIХ в. и продолжавшаяся до середины ХХ в. также носила глобальный характер. Она началась в физике, а затем распространилась на все остальные науки.

I этап (90-е гг. ХIХ в. – 20-е гг. ХХ в.): были сделаны открытия, в корне изменившие научные представления о мире,-

электромагнитных волн (Герц);

коротковолнового электромагнитного излучения (Рентген);

радиоактивности (Беккерель);

электрона (Томсон);

светового давления (Лебедев);

идеи кванта (М. Планк);

создание теории относительности (Эйнштейн) и др.

Крушение прежних представлений о материи и ее строении, свойствах, формах движения и типах закономерностей, о пространстве и времени получило название «кризиса физики», которое обозначало кризис механистических оснований классической науки.

II этап (сер. 20-х гг. – 40-е гг. ХХ в.) – создание квантовой механики и соединение ее с теорией относительности в новой квантово-релятивистской картине мира.

III этап (40-е – 70-е гг. ХХ в.) - овладение атомной энергией, создание ЭВМ и кибернетики, начало освоения космоса и развитие космонавтики и др. Научная революция соединяется с технической, что приводит к НТР.

В настоящее время происходит очередная глобальная революция, в результате которой рождается новая наука – постнеклассическая, в которой сосуществуют несколько парадигм.