С. А. Лебедевнаучная картина мира в ее развитии
 Скачать 122.98 Kb.
|
|
3 ВЕСТН. МОСК. УН-ТА. СЕР. 7. ФИЛОСОФИЯ. 2012. № 3 ФИЛОСОФИЯ НАУКИ С.А. Лебедев * НАУЧНАЯ КАРТИНА МИРА В ЕЕ РАЗВИТИИ ** Цель статьи — рассмотреть качественные изменения содержания на- учной картины мира в ходе исторического развития науки на примере эволюции физической картины мира; описать и сравнить основные ха- рактеристики общенаучной картины мира античной, средневековой, классической, неклассической и постнеклассической науки. Ключевые слова: научная картина мира, физическая картина мира, культурно-исторический тип науки. S.A. L e b e d e v. Scientific picture of the world in its development The article aims at demonstrating the qualitative changes of the content of scientific in the course of historical development of science by example of evolution of physical picture of the world; describing and comparing the main features of general scientific picture of the world of ancient, mediaeval, classical, non-classical and postnonclassical. Key words: scientific picture of the world, physical picture of the world, cultural-historical type of science. Картина мира — это результат определенной установки созна- ния по отношению к бытию, а именно взгляд на него как на некую внешнюю и противостоящую сознанию тотальную реальность. Эта реальность наделяется следующими свойствами: 1) она существует вне и независимо от сознания как отдельного человека, так и всех людей вместе взятых; это означает, в частности, что сознание и бытие отделяются друг от друга в пространственном смысле и каж- дое из них наделяется самостоятельным существованием; 2) бытие как мир — это самодостаточная реальность, которая функциони- рует, изменяется и, возможно, развивается по своим собственным, внутренне присущим ей законам; это означает, что мир как реаль- ность — это самоуправляемая тотальность, не нуждающаяся в ка- ком-либо или чьем-либо внешнем управлении (например, во вме- шательстве богов в ход ее функционирования); 3) бытие как ∗ Лебедев Сергей Александрович — доктор философских наук, профессор, про- фессор кафедры философии ИППК МГУ имени М.В. Ломоносова, тел.: 8 (495) 939-34-43; e-mail: saleb@rambler.ru ∗∗ При реконструкции развития физической картины мира частично использо- вались идеи, изложенные в нашей совместной с Л.В. Лесковым статье [Концепции современного естествознания, 2007]. 4 объективная реальность в принципе прозрачно для сознания и по- знаваемо им с помощью либо мышления, либо чувств, либо того и другого вместе взятых. Таким образом, бытие как мир — это пред- ставление о бытии как о реальности, которая: а) объективна; б) само- достаточна; в) познаваема сознанием в принципе, то ли в качестве продукта (конструкта) самого сознания, то ли путем постулирова- ния предустановленной гармонии между сознанием и миром как двумя ипостасями бытия, в принципе тождественными в своем со- держании. Впоследствии такой взгляд на бытие как на объектив- ную реальность, гарантированно познаваемую человеком, получил в философии (Гуссерль и др.) название естественной установки со- знания, ибо такая установка лежит в основе всех естественных наук и считается там чем-то само собой разумеющимся и не под- лежащим сомнению и критической рефлексии. На самом же деле данный взгляд является реализацией лишь одной из возможных установок сознания по отношению к бытию как тому, что может вообще существовать в принципе. Исторически формирование и закрепление такой установки сознания произошло в ходе эволю- ции человечества приблизительно лишь в VII в. до н.э. и случилось почти одновременно в наиболее развитых регионах Древнего мира (Индии, Китае, Египте, Ближнем Востоке, Древней Греции). Это было время преодоления мифологического воззрения на бытие и возникновения рационально-рефлексивного взгляда на мир, поро- дившего, с одной стороны, философию как особую, рациональную форму решения мировоззренческих проблем, а с другой — науку как особую форму познания бытия, как логически-доказательное и удостоверенное эмпирическим опытом знание. Сплав философии и науки и привел к идее построения картины мира как истинной модели бытия, понимаемого как некая объективная реальность, как Природа. Познание Природы как объективной реальности стало главным предметом и целью такого раздела философии, как естественная философия, или натурфилософия. Первоначально в натурфилософских построениях решающее слово принадлежало философии, общим умозрительным конструкциям о ней. Наука же, понимаемая позднее как естествознание, в силу недостаточного количества конкретно-научной информации о мире, полученной с помощью систематических наблюдений и эксперимента, а также их точного и доказательного описания и обобщения играла долгое время подчиненную по отношению к философии («метафизике») роль при построении картины мира. Отношение между филосо- фией и наукой и долями их вклада в построение картины мира существенно изменилось лишь в Новое время в связи с бурным развитием экспериментально-математического исследования при- роды. Такой характер ее исследования явился ответом на потреб- 5 ности общества в построении новой цивилизации, которая шла на смену ее прежнему, средневековому, типу. В XVII—XVIII вв. вклад философии и науки в создание картины мира практически срав- нялся, а со второй половины XIX в. решающее слово здесь стало принадлежать естествознанию и прежде всего физике и астроно- мии. Начиная с 30-х гг. XIX в., со времени возникновения позити- визма и вплоть до настоящего времени, не прекращаются попытки ряда философов и ученых доказать, что картина мира может и должна быть построена исключительно средствами науки безо всякой ее опоры на философию и развиваемые в ней общие пред- ставления. Сегодня, однако, все большему числу ученых и фило- софов стало ясно, что это несбыточный проект, что любая картина мира была, есть и всегда будет определенным синтезом философ- ских и конкретно-научных предпосылок и суждений о реальности. Столь же очевидным сегодня для большинства ученых и филосо- фов стало положение о невозможности построения одной-един- ственной и абсолютно истинной картины мира. Приходит все более четкое осознание того, что плюрализм здесь столь же неизбежен, сколь и естествен с точки зрения возможностей человеческого со- знания и познания. Этот плюрализм коренится в том, что в рамках таких конструктов сознания, как «картина мира» или «научная картина мира», возможны различные представления о характере законов реальности, о статусе и свойствах пространства и времени как необходимых формах существования отдельных объектов и объективной реальности в целом, о зависимости или независимо- сти пространства и времени от содержания объективной реально- сти, о соотношении целого и частей в объективной реальности, необходимости и случайности, определенности и неопределенно- сти, линейности и нелинейности изменений объектов и систем, непрерывности или дискретности всех видов вещества, энергии и информации в мире, эволюционно направленного или просто ме- ханического характера изменений объектов и движения Вселен- ной в целом и т.д. Различия в конкретных ответах на любой из этих вопросов неминуемо приводят к огромному многообразию воз- можных и реально существующих в науке и философии картин мира. Главный и единственно возможный способ рационального поведения и продвижения на этом когнитивном поле может со- стоять лишь в постоянном обсуждении и критической рефлексии различных предлагаемых схем и картин реальности. Картины мира, безусловно, выполняют важнейшую роль в синтезе научных знаний о реальности и удовлетворении естественной человеческой потребности в некоем ее целостном видении. Очевидно, что без такого видения никакой прогресс в развитии как науки, так и фи- лософии невозможен. 6 В развитии научной картины мира можно выделить четыре основных этапа и соответственно четыре ее главных парадигмы: натурфилософскую, картину мира классической науки, картину мира неклассической науки и современную, постнеклассическую картину мира. Возможно, в самой их смене друг другом лежит некая закономерность познания и, скорее всего, — это рост адаптивности человеческого существования к различным логически возможным видам объективной реальности. Рассмотрим кратко эволюцию и содержание каждой из указанных выше картин мира. Натурфилософская картина мира Натурфилософская картина мира возникла в Древней Греции. Здесь физика рассматривалась как часть философии и понималась как учение о природе. В рамках античного миросозерцания были сформулированы три альтернативных картины мира: 1) ионийская (Фалес, Анаксагор, Анаксимен, Гераклит), представители которой считали основой природы одну из наблюдаемых физических суб- станций (воду, воздух, огонь и др.); 2) атомистическая (Левкипп и Демокрит): основу природы составляют две субстанции — атомы и пустота; 3) идеалистическая (основу мира составляют идеи, числа, формы (Парменид, Платон, Аристотель и др.)). Согласно ионийцам, все существующие состояния и процессы природы различаются лишь количественной мерой проявления в них некоей исходной материальной субстанции. Наши чувства способны воспринимать только качественные состояния и различия, поэтому физическая истина о мире может быть постигнута только Разумом. С точки зрения разума, любое качество есть не что иное, как определенная степень количества единой субстанции и ничего более. Поэтому описание природы в ее истинном бытии должно быть осуществле- но количественным языком. Согласно основоположникам атоми- стической картины мира Левкиппу и Демокриту, в мире нет ниче- го, кроме разнообразных атомов (мельчайших, неделимых далее частиц материи) и пустоты как условия их движения. В мире от- сутствует какая-либо свобода воли или выбор, так как все проис- ходящее однозначно предопределено движениями атомов, из ко- торых состоят все тела; в мире нет ничего случайного, в том числе и в движении самих атомов. Основоположниками идеалистиче- ской картины мира были Парменид и Платон. Согласно Платону, подлинный, первичный мир — это идеи, а все видимые и воспри- нимаемые чувствами вещи и процессы лишь их «отражение» («бледная копия»), однако тоже вполне реальное. Истинный мир совершенен, вечен и неизменен. Он может быть постигнут только работой ума. А материальный, подлунный мир является лишь не- совершенным подражанием миру идей, он подвержен изменениям 7 и распаду. Единственной причиной Космоса является Демиург, Творец. Основной принцип научной картины мира Платона — ма- тематическая Гармония, порядок, красота. Вершиной античной натурфилософии была космология Ари- стотеля. Если у Платона субстанцией, т.е. истинной реальностью, считались эйдосы, идеи, то в учении Аристотеля роль субстанции отводилась «видимому», чувственно воспринимаемому миру. Уче- ние Аристотеля о мироздании изложено в двух книгах — «Мета- физике» и «Физике». Первая посвящена исследованию высших причин космоса, т.е. всего вечного, бестелесного, неподвижного. Предметом второй является природа, материальный мир — види- мый, текучий, подверженный изменениям. Как можно было снять фундаментальное противоречие между обоими пластами реальности? Чтобы решить эту проблему, Ари- стотель вводит два рода бытия — возможное и действительное. Первое — это материя, которая в первозданном состоянии напо- минает хаос; второе — форма. Воздействие формы на материю и сообщает последней предметное бытие, движение, которые до- ступны чувственному восприятию. Таким образом, материальное бытие как потенциально возможное превращается в актуальную, чувственно воспринимаемую реальность благодаря причинному воздействию на материю определенной формы. Механизм этого воздействия Аристотель называл энтелехией. Созданная Аристо- телем концепция мироздания получила название гилеоморфизма (от греч. слов hyle — материя, morphe — форма). Природа, понима- емая как совокупность вещей, представляющих единство материи, формы и определенных целей, — это уже не хаос, а гармоничный Космос. Космография Античности была в целом геоцентрична. Исклю- чением явилось лишь учение Аристарха Самосского, который по- местил в центр мира не Землю, а Солнце. Однако греческая натур- философия не восприняла его идей в частности потому, что в его гелиоцентрической системе оказалось затруднительным объяс- нить обратное движение планет. Кроме того, гелиоцентрическая система противоречила физике Аристотеля. С обеими задачами справился Клавдий Птолемей с помощью введения эпициклов как истинных орбит движений всех небесных тел вокруг Земли в своей геоцентрической системе мироздания. Картина мира классической науки Натурфилософская система Аристотеля составляла основу об- щепризнанной картины мира на протяжении почти двух тысяч лет, вплоть до XVI в. В Средние века Фома Аквинский объединил 8 систему Аристотеля с христианской теологией. И лишь в эпоху Возрождения большинство философов и ученых начали отдавать пальму первенства картине мира Платона. Наступившая в XVI—XVII вв. новая историческая эпоха поставила в центр научных интересов астрономию и астрологию. В развитии первой нуждались мореплаватели, требовалось также уточнить ка- лендарь — расчет дней равноденствия, пасхалий, разобраться с во- просом об угловых размерах Луны и т.п. Что касается астрологии, то в этот век, когда все были суеверны, ее услуги пользовались большим спросом. За решение первой задачи взялся Николай Коперник, который в своей книге «De Revolutionibus orbium coelestium» («Об обраще- нии небесных сфер») вновь вернулся к обоснованию гелиоцентри- ческой системы мира. «В таком великолепнейшем храме, — писал он, — кто мог бы поместить этот светильник в другом лучшем ме- сте, как не в том, откуда он может одновременно все освещать. Конечно, именно так Солнце, как бы восседая на царском троне, правит обходящей вокруг него семьей светил». Сформулирован- ные Коперником постулаты о движении небесных светил вокруг Солнца потребовали внести серьезные изменения в физику Ари- стотеля, где признавалась потенциальная бесконечная делимость, но отрицалась актуальная «бесконечность большого тела». «Великий круг», орбита Земли, — писал Коперник, — по отно- шению к звездной сфере подобен точке. Так было положено нача- ло представлению о возможной бесконечности Вселенной — идее, которую воспримет и разовьет Дж. Бруно. В расхождении с физикой Аристотеля современники Коперни- ка, как философы, так и астрономы, увидели явную слабость ко- перниканской системы мира. Правда, позже именно эта слабость обернулась ее силой, так как послужила одной из предпосылок смены физической парадигмы. В мировоззренческом смысле си- стема Коперника знаменовала освобождение науки от теологии, а также означала возврат от Аристотеля к Пифагору и Платону. Над развитием идей Коперника о бесконечности Вселенной ду- мали Николай Кузанский и Джордано Бруно. У Вселенной нет центра, — писал Николай Кузанский, — поскольку она потенци- ально бесконечна. Дж. Бруно сделал следующий шаг и заявил, что Вселенная бесконечна актуально, а мир и Бог — это одно и то же. Не нужна, согласно Бруно, и гипотеза Аристотеля о различии ма- терии и формы — это также одно и то же. Но прославила Бруно на века другая идея — концепция множественности обитаемых миров. Ученый мир долго не мог принять систему Коперника не только по мировоззренческим основаниям, но и по чисто астрономиче- ским, так как она плохо соответствовала реальным астрономиче- 9 ским наблюдениям положения планет. И это было неизбежным следствием предположения Коперника о круговом характере ор- бит, по которым планеты и Земля вращались вокруг Солнца. Здесь епископ Коперник оказался заложником религиозного мировоз- зрения, согласно которому на небе, вблизи Бога, траектории дви- жения всех тел должны быть совершенными, а наиболее совер- шенной замкнутой кривой могла быть только окружность. Один из противников коперниканской системы, знаменитый датский астроном Тихо де Браге придумал собственную систему мира, по- местив в центр Вселенной Землю и заставив крутиться вокруг нее Луну и Солнце, вокруг которого в свою очередь вращались уже все остальные планеты. Система Браге была своеобразным компро- миссом между концепциями Птолемея и Коперника. Стремясь опровергнуть Коперника, Браге полжизни потратил на то, чтобы составить новые звездные таблицы, более точные не только чем у Коперника, но и чем у Птолемея. Уже после смерти Браге его ученик И. Кеплер, используя эти таблицы, открыл, наконец, ис- тинные траектории движения планет вокруг Солнца. Это были не окружности, а эллипсы. Только благодаря открытиям Кеплера ге- лиоцентрическая система победила и получила окончательное признание астрономов. Галилео Галилей был первым ученым, который посмотрел на небо через телескоп, или perspicilium, подзорную трубу, как он его называл. Это позволило ему сделать много открытий, обогативших астрономию: увидеть спутники Юпитера, горы на Луне, пятна на Солнце, кольца Сатурна. Млечный путь оказался множеством звезд. В 1572 г. Галилей наблюдал вспышку сверхновой и тем са- мым доказал, что звезды не вечны. Вершиной картины мира классической науки явилась система физики, построенная Исааком Ньютоном и описанная в его глав- ной книге «Philosophia naturalis principia mathematica» («Математи- ческие начала натуральной философии»), опубликованной в 1686 г. Космология Ньютона была основана на законе всемирного тяго- тения: 2 2 1 R m m G F = , где F — сила тяготения, G — гравитационная константа, m 1 m 2 — массы взаимодействующих тел, R — расстояние между ними; и на трех других законах механики (законе инерции, законе F = m · a, законе равенства сил действия и противодействия), а также на принципе дальнодействия (утверждавшего возможность мгновен- ной передачи воздействия от одного тела к другому). 10 Используя математический аппарат своей теории, Ньютон тео- ретически объяснил законы Кеплера, разработал теорию движе- ния Луны и комет, объяснил механику возникновения приливов, предложил теорию искусственного спутника Земли, предсказал приплюснутую форму Земли. Космология Ньютона стала первой в истории науки по-настоящему всеобъемлющей системой мирозда- ния. Окончательное оформление эта система мира получила к концу XVIII в. в трудах блестящей плеяды французских и немецких уче- ных: А. Клеро, М. Эйлера, Ж. Лагранжа, П. Лапласа. И. Кант и П.С. Лаплас сформулировали гипотезу и разработали динамиче- скую модель возникновения солнечной системы из первоначаль- ной газовой туманности. К рубежу XVIII и XIX вв. ученые считали, что классическая ме- ханика в состоянии решить все проблемы научной картины мира. Казалось, что полностью оправдываются слова об авторе «Начал»: «Ньютон был не только величайшим, но и счастливейшим из смертных, ибо систему мира можно создать только один раз». Были предприняты попытки объяснить на основе законов и поня- тий механики все основные физические явления: теплоту, свет, электричество, магнетизм и др. В частности, явления переноса теплоты объясняли с помощью механической субстанции — тепло- рода, были придуманы и другие подобные жидкости — электриче- ские, магнитные субстанции и др. Положение начало меняться в связи с успехами термодинамики. В середине XIX в. Р. Майер, Дж. Джоуль и Г. Гельмгольц открыли закон сохранения энергии. Используя этот закон, А. Эддингтон предложил первую научную теорию, объясняющую, почему горят звезды. Согласно его теории, источник энергии звезд — превраще- ние в тепло энергии гравитационного сжатия. Лишь в XX в. станет ясно, что этот механизм недостаточен, что необходимо также учи- тывать поступление в недра звезд энергии, выделяющейся при термоядерной реакции превращения протонов в ядра гелия. В 1824 г. Сади Карно открыл второе начало термодинамики, т.е. закон возрастания энтропии — меры неупорядоченности систем — во всех необратимых процессах. Используя этот закон, Эддингтон сформулировал критерий, определяющий направление времени во Вселенной: стрела времени есть свойство энтропии и только ее одной. Другое следствие из второго начала термодинамики сформули- ровал Р. Клаузиус, выдвинувший гипотезу «тепловой смерти» Все- ленной: история мира завершится, когда вследствие непрерывно продолжающегося роста энтропии он достигнет состояния термо- динамического равновесия, т.е. абсолютного покоя. И тогда стрелка 11 на часах времени упадет, добавил к этому Эддингтон. Поскольку физики исходили из предположения, что мир существует беско- нечно, то возникал естественный вопрос, почему этого уже не слу- чилось. Л. Больцман — один из основоположников статистиче- ской физики — попытался снять этот парадокс, предположив, что наш мир — это не более чем гигантская флуктуация в необъятной Вселенной, которая в целом уже давно мертва. Действительное ре- шение проблемы удалось получить много позже, используя идеи теории самоорганизующихся систем. Все эти открытия существенно обогатили картину мира, но не привели к смене механистической парадигмы. По словам Гельм- гольца, научное познание мира будет завершено «по мере того, как будет выполнено сведение явлений природы к простым силам и будет доказано, что это единственно возможное сведение, которое допускают явления». Не изменилась эта точка зрения и после того, как Джеймс Кларк Максвелл, обобщая открытия А. Ампера, К. Эрстеда и М. Фарадея, сформулировал законы электромагнетизма. Из уравнений Максвел- ла следовало важное предсказание: в пустоте должны распростра- няться электромагнитные волны. В 1888 г., спустя 20 лет после опубликования теории Максвелла, Г. Герц экспериментально дока- зал существование этого фундаментального физического явления. Возникал вопрос: что является носителем электромагнитного поля? Сам Максвелл считал, что эту функцию выполняет эфир. «Не может быть сомнений, — писал он, — что межпланетное и меж- звездное пространство не является пустым, а заполнено некоторой материальной субстанцией или телом, несомненно наиболее круп- ным и, возможно, самым однородным из всех других тел». Эта загадочная субстанция — эфирное море — должна была обладать парадоксальными свойствами: она должна быть почти абсолютно твердой, так как скорость света очень велика, но одно- временно не должна оказывать никакого сопротивления движе- нию небесных тел. Передавая свет и другие электромагнитные волны, она в то же время должна быть абсолютно прозрачной. Все это изрядно запутывало классическую научную картину мира. Чтобы внести ясность в эти вопросы, физики попытались опытным путем обнаружить существование эфира. Решить эту за- дачу можно было, воспользовавшись тем обстоятельством, что уравнения Максвелла, в отличие от законов механики Ньютона, были не инвариантны относительно системы отсчета. Эту идею использовали А. Майкельсон и Э. Морли, осуществившие в 1887 г. интерферометрическое сравнение пучков света, распространяв- шихся поперек движения Земли и вдоль него. Итог опытов был сформулирован Майкельсоном в следующих словах: «Было проде- 12 монстрировано, что результат, предсказываемый теорией непод- вижного эфира, не наблюдается, откуда с необходимостью следует вывод об ошибочности данной гипотезы». На этом проблемы картины мира классической науки не закон- чились. Из термодинамики и законов электромагнетизма следова- ло, что максимальная интенсивность излучения черного тела должна приходиться на коротковолновую область спектра. Экспе- римент дал прямо противоположный результат: в этой области на- блюдался минимум излучения. Столь резкое расхождение теории с экспериментом получило название «ультрафиолетовой катастро- фы». Однако все эти неудачи мало повлияли на веру большинства ученых в истинность картины мира классической науки. Знаменитый физик лорд Кельвин (У. Томсон), встречая новый XX век, произнес тост за успехи физики, оптимистично заявляя, что развитие теоретической физики по существу подходит к концу. На ее в целом ясном небосводе осталось всего лишь два облачка: неудача опыта Майкельсона — Морли и «ультрафиолетовая ката- строфа». Однако жизнь распорядилась по-другому. Упомянутые облака оказались симптомами надвигающейся революции в физике и на- чалом радикального пересмотра всей прежней научной картины мира. Из первого упомянутого У. Томсоном «облачка» родилась вскоре теория относительности, а из второго — квантовая механика. |