Научные открытия 19 – начала 20 веков и их влияние на формирование неклассического типа научной рациональности. Своеобразие неклассического типа научной рациональности.

Классическое естествознание XVII— XVIII вв. стремилось объяснить причины всех явлений (включая социальные) на основе законов механики Ньютона. В XIX в. стало очевидным, что законы ньютоновской механики уже не могли играть роли универсальных законов природы. На эту роль претендовали законы электромагнитных явлений. Была создана (Фарадей, Максвелл и др.) электромагнитная картина мира. Однако в результате новых экспериментальных открытий в области строения вещества в конце ХIХ — начале XX в. обнаруживалось множество непримиримых противоречий между электромагнитной картиной мира и опытными фактами. Это подтвердил «каскад» научных открытий.

В 1895—1896 гг. были открыты лучи Рентгена, радиоактивность (Беккерель), радий (М. и П. Кюри) и др. В 1897 г. английский физик Дж. Томсон открыл первую элементарную частицу — электрон и понял, что электроны являются составными частями атомов всех веществ.

В 1911 г. английский физик Э. Резерфорд в экспериментах обнаружил, что в атомах существуют ядра, положительно заряженные частицы, размер которых очень мал по сравнению с размерами атомов, но в которых сосредоточена почти вся масса атома. Он предложил планетарную модель атома: вокруг тяжелого положительно заряженного ядра вращаются электроны. Но такая система из заряженных частиц согласно законам электродинамики не просуществовала бы и миллиардной доли секунды; поскольку электроны, вращаясь, должны были бы постоянно излучать энергию, замедляться и, в конце концов, падать на ядро. Этот парадокс в теории, вызвавший кризис всей науки в целом, стал отправной точкой более глубоких исследований и теоретических разработок в физике «микромира». Резерфорд открыл α- и β-лучи, предсказал существование нейтрона.

Немецкий физик М. Планк в 1900 г. ввел квант действия (постоянная Планка) и, исходя из идеи квантов, вывел закон излучения, названный его именем. Было установлено, что испускание и поглощение электромагнитного излучения происходит дискретно, определенными конечными порциями (квантами). Квантовая теория планка вошла в противоречие с теорией электродинамики Максвелла. Возникли два несовместимых представления о материи: или она абсолютно непрерывна, или она состоит из дискретных частиц.

Названные открытия опровергли представления об атоме, как последнем, неделимом «первичном кирпичике» мироздания («материя исчезла»).

Н. Бор, предложивший на базе идеи Резерфорда и квантовой теории Планка свою модель атома (1913). Он предполагал, что электроны, вращающиеся вокруг ядра по нескольким стационарным орбитам, вопреки законам электродинамики не излучают энергии. Электрон излучает ее порциями лишь при перескакивании с одной орбиты на другую. Причем при переходе электрона на более далекую от ядра орбиту происходит увеличение энергии атома, и наоборот.

Эта теория квантов замечательно объясняла термодинамику излучения и явление фотоэффекта. Объяснение опиралось на предположение, что само электромагнитное излучение должно обладать квантовой природой, оно должно состоять из частиц – фотонов – квантов электромагнитных волн. Иными словами, электромагнитные волны приобретали свойства частиц. (Кстати говоря, в 1905 г. А.Эйнштейн, дав объяснение явлению фотоэффекта – способности электромагнитного излучения выбивать с поверхности твёрдых тел электроны – был удостоен Нобелевской премии.).

Будучи исправлением и дополнением модели Резерфорда, модель Н. Бора вошла в историю атомной физики как квантовая модель атома Резерфорда—Бора.

Таким образом, в отличие от классических представлений физика «микромира» оказалась квантованной.

А. Эйнштейн создал сначала специальную (1905), а затем и общую (1916) теорию относительности. В целом его теория основывалась на том, что в отличие от механики Ньютона, пространство и время не абсолютны. Они органически связаны с материей, движением и между собой.

В специальной теории относительности А. Эйнштейн установил математическую связь пространственно-временных характеристик объекта с его движением относительно наблюдателя.

В механистической картине мира понятия пространства и времени рассматривались вне связи со свойствами движущейся материи. Пространство было абсолютно и существовало независимо от материального мира, наподобие некоего вместилища. Время тоже было абсолютно и существовало независимо как от пространства, так и от материи. В специальной же теории относительности обособленные понятия пространства и времени объединились в целостный «пространственно-временной континуум». Теперь у объекта, разогнавшегося до скорости близкой к скорости света, линейные размеры укорачивались, масса возрастала, а внутреннее время жизни, соответственно, увеличивалось.

В общей теории относительности пространственно-временные свойства мира, в конечном итоге, определялись гравитационным полем. Ибо именно благодаря влиянию тел с огромными массами происходит искривление путей движения световых лучей.

Сам Эйнштейн суть теории относительности выразил так: «Раньше полагали, что если бы из Вселенной исчезла вся материя, то пространство и время сохранились бы, теория относительности утверждает, что вместе с материей исчезли бы пространство и время». При этом четырехмерное пространство-время, в котором отсутствуют силы тяготения, подчиняется соотношениям неэвклидовой геометрии.

Таким образом, теория относительности показала неразрывную связь между пространством и временем (она выражена в едином понятии пространственно-временного интервала), а также между материальным движением, с одной стороны, и его пространственно-временными формами существования — с другой. Определение пространственно-временных свойств в зависимости от особенностей материального движения («замедление» времени, «искривление» пространства) выявило ограниченность представлений классической физики об «абсолютном» пространстве и времени, неправомерность их обособления от движущейся материи.

В 1924 г. было сделано еще одно крупное научное открытие. Французский физик Луи де Бройль высказал гипотезу о том, что частице материи присуще и свойства волны (непрерывность), и дискретность (квантовость). Тогда, отмечал автор гипотезы, становилась понятной теория Бора. Вскоре, уже в 1925—1930 гг. эта гипотеза была подтверждена экспериментально в работах Шредингера, Гейзенберга, Борна и других физиков. Это означало превращение гипотезы де Бройля в фундаментальную физическую теорию — квантовую механику. Таким образом, был открыт важнейший закон природы, согласно которому все материальные микрообъекты обладают как корпускулярными, так и волновыми свойствами (явление корпускулярно-волнового дуализма).

Немецкий физик В. Гейзенберг сформулировал соотношение неопределенностей (1927). Этот принцип устанавливает невозможность — вследствие противоречивой, корпускулярно-волновой природы микрообъектов — одновременно точного определения их координаты и импульса (количества движения). Стало быть, согласно принципу неопределённости, невозможно точно предвидеть будущее. Принцип неопределенности стал одним из фундаментальных принципов квантовой механики.

Все вышеназванные научные открытия кардинально изменили представление о мире и его законах, показали ограниченность классической механики. Последняя не исчезла, но обрела четкую сферу применения своих принципов — для характеристики медленных движений и больших масс объектов мира.

Так, отчетливо обнаружилась зависимость научного знания от применяемых субъектом средств и методов познания. Иными словами, граница, разделяющая субъект и объект познания, в какой-то степени размылась.

В классическом естествознании XVII – XIX веков познающий субъект был полностью устранен из научной картины мира. Действительность изображалась как бы «сама по себе», независимо от того, кому и каким образом она раскрылась. По одну сторону существовал «объективный мир» – мир объектов познания, по другую сторону – «субъективный мир» – мир субъекта познания, включавший в себя и техническую аппаратуру, и накопленные знания, и методы исследования. Такая форма познания считалась «узаконенной» ещё со времён Р. Декарта. Именно Р. Декарт в своих философских размышлениях выделяет в мире наличие двух субстанций: мыслящей и протяженной. Причём согласно его воззрениям протяженное не мыслит, а мыслящее не имеет протяжения. Поэтому исследование вещей в пространстве не должно затрагивать сознания, а значит, и познающего субъекта. Но в XX веке развитие науки разрушило эту форму познания. Теперь субъект с помощью приборов, проникая в «микромир», оказывал очень сильное воздействие на изучаемые явления. И, конечно, картина процесса полностью менялась. С точки зрения исследователя познавать теперь означало не «наблюдать со стороны», а активно вмешиваться. И чем более точными требовались результаты, тем более энергичным оказывалось это вмешательство.

В неклассическом естествознании описанию подлежит не то, что существовало бы вне познающего субъекта, а то, что получается в результате взаимодействия субъекта с тем, что он познает.

Можно заметить, что присутствие субъекта познания (наблюдателя) имеется и в теории относительности.

Кроме этого, развитие неклассического естествознания существенно изменило концепцию детерминизма. Детерминизм (determino – определяю) – это учение об определяемости всех происходящих в мире процессов. Законы, которые были сформулированы в классической механике, имели универсальный характер: они относились ко всем без исключения объектам. Предсказания, выведенные из такого закона, имели достоверный и однозначный характер. Случайность, в сущности, исключалась из природы и общества.

В естествознании XX века взгляд на природу случайности коренным образом изменился. В. Гейзенберг, сформулировавший принцип неопределённости, в сущности, заложил случайность в основу мироздания. Оказывается, достоверные и однозначные законы, которым подчиняются тела в «макромире», основываются на случайной природе явлений в «микромире».