История естествознания

Мы начнем общую периодизацию истории естествознания с античной натурфилософии, к которой мы всё более возвращаемся в построении “натурфилософии компьютерной эпохи“, с целью осознания концептуально-программного вида знания, задающего и общую периодизацию истории естествознания (см. схему 7).

Схема 7. Общая периодизация истории естествознания

1.4.1. Эпоха натурфилософии.

          В античной натурфилософии – философии древних греков и древних римлян, охватывающий период с 6 века до н.э. до 6 века н.э., была выдвинута гипотеза детерминированного упорядочивания Хаоса Космосом и построена концептуальная модель миросоздания на основе взаимосодействия натуры (природы, Космоса) и философии. «Философ» - человек, не обладающий божественной истиной, полной и завершенной. Философ – это человек, стремящийся к мудрости, ищущий, любящий истину. Поэтому цель философа «Целое как целое», понять, в чем первопричина всего сущего, первопричина бытия.

          Итак, более кратко, натурфилософию можно определить как трансдисциплинарное (кооперативное) взаимодействие наук о сущности природы и сущности бытия при образовании интеллектуальной сферы культуры как единого целого. Именно в античной натурфилософии и заложены истоки всех наук в форме концептуальных программ и основных концепций.

        У начал естественных наук стоят жрецы и философы, самая древняя из них – астрономия – возникла в 4 – 3 тысячелетие до нашей эры на Востоке. Наука в Греции родилась вместе с Фалесом. Фалес из Милета  был астрономом и геометром, т.е. натуралистом, и он является родоначальником ранней классики – натуралистики. Главная проблема – проблема начала всех вещей, бытия, небытия, материи и ее форм. Она нашла свое отражение в субстанциональной концептуальной программе первоначал мира и математической концептуальной научной программе, как учения о числе и гармонии. Оформилась же она в общем естествознании в корпускулярной (атомистической) концептуальной программе, родоначальниками которой по праву считают Демокрита  и Эпикура.

          Вот основы  учения Демокрита:

         «Существуют  первопричины, бесконечные по числу, но бесконечно малые по величине. Атомы движутся в пустоте бесконечное время. Начала Вселенной- атомы и пустота. Пустота бесконечна. Рассеянные в пустоте, атомы сталкивают друг с другом и образуют воду, огонь, землю, воздух, растения, животных и человека.          

          Из ничего, ничего не может возникнуть и ни одна вещь не превращается в ничто. Душа человека также представляет собой сочетание наиболее подвижных атомов, находящихся в постоянном соприкосновении с атомами других тел, образуя мир.

           Смелость – начало дела, случай – хозяин конца. Не стремись все знать, чтобы не оказаться во всем невеждой».

           Выделяют также среднюю классику с ее главной проблемой – сущность человека.

           Сократ впервые в центр философии ставит проблему человека как морального существа. Познание – главная цель и способность человека, так как в конце процесса познания мы приходим к объективным, общезначимым истинам, к познания добра и красоты, блага, человеческого счастья. В этом и есть цель философии по Сократу.

            Концепция нравственности в познании и действиях возникла в Древнем Китае (Лао Цзы, Конфуций), а в античной натурфилософии  прошла сложенный путь становления от Сократа к Платону и Эпикуру, отражаясь в мыслях и изречениях большинства философов того времени.

             В высокой классике античной натурфилософии возникает новая главная проблема – синтез философского знания, его проблем и методов. Платон – ученик Сократа – выдвигает учение об идеях. Мир идей – это не материальный мир. Он вне пространства вне времени, он всегда есть и никогда не меняется.

              Платон описал Вселенную, похожую на составное веретено, сложенное из насаженных на одну ось круглых алмазных частей, вращаясь, они, образуют непрерывную поверхность. На каждом круге сидит сирена, их стройное пение создает божественную музыку. Открытие Пифагора, связующие природу и математику, было распространено Платоном и на небесные тела.

                Тот   день,   когда   Платон  впервые  провозгласил,  что  видимое бытие   укоренено  в  невидимом,  стал  великим  в  истории   человеческой мысли.    Это    открытие    сделало    Платона    основоположником идеалистической   европейской   философии,   т.е.   наиболее   мощного   и богатого  содержанием  течения  в  истории  человеческой  мысли.

                «Платон мне друг, по истине дороже» - эти слова Аристотеля означали, что он не принял платоново устройство мира. Гениальный ученик Платона, он отстаивал приоритет чувственного познания. Аристотелево требование наглядной убедительности картины мира оказало влияние на многие поколения натурфилософов. Великий логик и систематик, он занимался многими науками – математикой, физикой, биологией, логикой, риторикой, политикой. Он был «величайшим логиком (и энциклопедистом – вставка наша) всех времен и народом». В натурфилософии он на первые место ставил физику, как науку о сущности природы (фьюзис – с греч. природа), а на второе место метафизику, как совокупность наук о бытие и о сущности как системе категорий. Аристотель считал мир вечным и неизменным, живущим по физическим законам. Мир Аристотеля, модель его Вселенной состояла из концентрических сфер, в центре находилась неподвижная шарообразная Земля. Первый сферой была лунная. Все, что под Луной, подчинялось земным законам и подлежало рассмотрению науками. Выше – божественный мир, идеальный и совершенный.

               Физика Аристотеля отличалась от нашей, хотя и просуществовала более 18-ти веков. К четырем субстанциям Эмпедокла ( земля, вода, огонь и воздух) Аристотель добавил пятую, идеальную, из которой состоят эфирные тела. Сам термин «Эфир» был введен Платоном. Сущность     этой пятой субстанции (по латыни quinta essentіa) долго искали           философы.   С именем  Аристотеля  обычно  связывают  континуалистскую концептуальную научную программу, согласно которой материя бесконечно делима, пустота отсутствует и материя заполняет всё пространство. Истоки этой программы находят и в высказываниях Анаксагора.

            Континуальная концепция Анаксагора – Аристотеля базировалась на идее непрерывности, внутренней однородности, «сплошности» и, по-видимому, была связана с непосредственными чувственными впечатлениями, которые производят вода, воздух, свет и т.п.

           В настоящее время корпускулярная и континуальная концепции материи не противопоставляются друг другу а находят свое кооперативное взаимодействие в корпускулярно-волновом дуализме материи. Более   того, современная физическая исследовательская программа – единая теория поля задает определенный приоритет, по крайней мере, в физике континуальной концепции.

             Четвертый этап античной натурфилософии - эллинизм связан с главной проблемой – моралью и свободой человека, проблемами познания и т.д. Эпикур восстанавливает в своих правах корпускулярную (атомистическую) концепцию и ряд природных явлений, в частности испарение, объясняет на основе корпускулярной концепции. Особое значение в проблемах познания приобретает выдвинутая Эпикуром гипотеза о «спонтанном нарушении» (изменении) движения атомов и     тем самым о причинности и роли в ней субъективной и объективной случайностей.

        Эпикур утверждал, что: 1) мир вполне познаваем умом человека; 2) познание мира может привести к счастью в реальной жизни; 3) условием достижения счастья является постижение самого себя, своей души по определенным принципам. В моральном плане Эпикур пытается построить этическую теорию разумного наслаждения, в основе которой лежит индивидуалистический идеал уклонения от страданий и достижение спокойного и радостного состояния духа.

              Толкователем и популяризатором философии Эпикура был римский поэт и философ Лукреций (99 - 55 г.г. до н.э.). В своем произведении «О природе вещей» Лукреций в поэтической форме излагает философию атомистического материализма.

              В античной натурфилософии постепенно зарождалась и концепция целостности теории и практики. Особый вклад в эту концепцию внесли великий математик Евклид, «удивительный гений» античности Архимед – «предвестник теоретической физики», открывший закон равновесия рычага и заложивший основы статики твердого тела и гидростатики, соединивший в себе славу великого геометра древности и автора большого числа технических изобретений. Важная роль в развитии концепции целостности теории и практики принадлежит  известному астроному  древности К. Птолемею, который в своей работе «Великое математическое построение астрономии в 8 книгах» («Альмагест») разработал геоцентрическую картину мира. При этом даже в рамках геоцентрической картины мира его математическое построение исправно предсказывало солнечные и лунные затмения, позволяло вычислять координаты планет и ориентироваться в дальних плаваниях. Книги Птолемея брали с собой Колумб и Магеллан. Важную роль в технологической культуре сыграла школа инженеров Герона Александрийского, а в социально-экономической культуре труды Аристотеля и ряда других философов античности.

           Можно констатировать, что в античной натурфилософии обнаруживаются истоки всех сегментов интеллектуальной сферы культуры.

Схема 8. Концептуальные программы и основные концепции античной натурфилософии (с VI в. до н.э. до II в. н.э.)

1.4.2. Эпоха средневековой схоластики и раннего Ренессанса.

Средние века – период с II по XV в – чрезвычайно насыщенный, противоречивый и плодотворный период в истории познания.

    Патристика и схоластика – основные этапы средневековой философии. Обычно этап патристики (от слова «патер» - «отец», имеются в виду «отцы Церкви») в истории философии определяется с I по VI в. Василий Великий, Августин Блаженный и другие разработчики основных догматов христианской религии были одновременно и крупнейшими философами своего времени.

     Главные проблемы патристики взаимосвязаны с переходом к одной духовной субстанции – всемогущему богу. Основной тезис – иерархический порядок в природе и в обществе создан богом, что определило в патристике понимание истории как движения к определенной цели и определение этой цели - «Град Божий». На построение основных концепций и категориальный аппарат философии «отцов Церкви» определенное влияние оказало учение Платона. С V по VIII в начинается этап так называемый поздней патристики без значительных новаций в философии, но в это время оформляется алхимия с приданием ей в химической и металлургической практике мистического характера и сакральным  установлением связи практики с астрологией и магией.

    Этап схоластики (IX-XVвв) продолжает проблематику патристики, являясь ее развитием. Сам термин «схоластика» обозначает «школьную, учебную» философию, преподававшуюся в университетах и школах. Все, кто занимался в то время науками и особенно философией были «схоластиками», это звание было почетным, по смыслу близким понятию «ученый теоретик».

    Схоластическая философия в лице ее наиболее ярких представителей (Альберта Великого, Фомы Аквинского, Пьера Абеляра и других), сохранив интерес к поднятым патристикой философским проблемам, на первый план ставит отношения разума и веры, религии и науки, а также вопрос соотношения общего и единичного. Античная философия, в том числе и натурфилософия прежде всего Аристотеля-Птолемея, теперь уже не считается враждебной христианству, и ей уделяется большое внимание, ряд ее положений переосмысливается, ее категориальный аппарат и геоцентрическая картина мира находят применение при разработке проблем христианской философии. Влияние философии Платона падает и усиливается влияние Аристотеля с его четко выраженной философской позицией «реализма» и развитым логическим мышлением.

    «Князь философии» Фома Аквинский связал христианское вероучение с философией Аристотеля. Все мироздание рассматривал как универсальный иерархический порядок внутри бытия, порядок, который установлен Богом и указывает всему существующему его прирожденное место. Интеллект, по его мнению, подчинен воле. Для совершения естественных поступков человек должен уважать естественный порядок в личной жизни и обществе. «Любовное» (эмпирическое) познание мира Природы есть познание Бога: следовательно, разум и наука, опирающаяся на факты природы, не противоречит церкви и вере, а теология не подменяет философию, науку.

    Особую роль Фома Аквинский сыграл в понимании основного философского вопроса средневековой схоластики – отношения общего к единичному. «Общее» существует вполне реально и не в уме, но и не в виде «идей» Платона. «Общее» - в Боге. Бог есть «общая полнота бытия и общее в чистом виде». «Общее» - это бытие, созданное Богом. Все вещи – есть, есть и пшеница и есть камень, и вода, и человек. И то, что единичные вещи «есть» (т.е. существуют) связывает их в общее целое. Этот блестящий ход великого схоласта надолго снял проблемы противоборства номиналистов и реалистов. Реалисты считали, что общее так же реально, как единичные предметы, общее имеет самостоятельное бытие. Номиналисты считали, что в мире существуют только единичные вещи, а «общее» реально как вещь не существует. «Универсалии» - общие понятия, это слова и даже «звуки голоса» - «номена». Таким образом, «общее» понимается как «абстракция человеческого ума».

    Нетрудно заметить в этих рассуждениях как реалистов, так и номиналистов концепцию моделирования Универсума (Мира) и его составляющих: Человека, Природы и Логоса и особую роль в становлении концепции моделирования не только логистики античной Натурфилософии, но и средневековой схоластики и прежде всего «князя философии» Фомы Аквинского.

    Важную роль в развитии естествознания X-XII вв. сыграли мыслители арабско-мусульманского мира: иранский врач и химик Ибн-Захария аль-Рази, среднеазиатский ученый Аль-Фараби, ирано-таджикский философ, ученый-медик и врач Ибн-Сина (Авиценна), ирано-таджикский математик, астроном,  мыслитель, поэт Омар Хайям, арабский философ и врач Ибн Рушд и другие. Арабские мыслители в большой мере сохранили связь с античной натурфилософией, в первую очередь с учением Аристотеля. Впервые происходило тесное пересечение античной натурфилософии с «восточной мудростью», что способствовало постепенному зарождению аналитического естествознания на основе концепции моделирования и становления традиционно-книжной культуры в рамках широкого спектра образовательных учреждений: университетов, колледжей, школ.

    Середина Средневековья – это выход науки в широкий мир, ей стало тесно в монастырских пределах. В 1160 году основан Парижский университет – знаменитая Сорбонна. Через 7 лет основан университет в Оксфорде. В 1209 году возникает университет в Кембридже, в 1222-м – в Падуе, в 1224 году – в Неаполе. Началась широкая популяризация греческой науки. Альберт Великий написал несколько естественнонаучных трактатов: «Об алхимии», «О металлах и минералах», «О растениях», «О животных». Его сочинения послужили толчком к возрождению описательного естествознания. Уильям Оккам, английский философ, преподавая в Оксфордском университете, сформулировал важный методологичский принцип, названный впоследствии «бритвой Оккама»: «Сущности не следует умножать без необходимости». Его знаменитая бритва срезает с древа познания паразитические терминологические побеги и следовательно усиливает роль концепции моделирования в науке.

    Другой выпускник Оксфорда – ученый монах Роджер Бэкон – заложил основы экспериментального метода. Математику Бэкон считал ключом ко всем наукам. Он всегда говорил: «Доводов недостаточно, необходим опыт».

    В конце Средневековья появилось выражение «натуральная магия», а в раннем Ренессансе концепция «натуральной магии», основанная на вере в чудеса, произведенные Природой и их использования человеком. Ренессанс часто связывают с «Фаустовским» факелом Возрождения античной красоты, мысли, науки. Возникает проблема познания Природы с помощью эксперимента, как обращенного к природе вопроса. Это направление породило удивительные характеры, невероятные личности. Легендарный Фауст, чудодейственный врач и алхимик – основатель ятрохимии: Теофаст Парацельс; неукротимый Джордано Бруно; суровый монах – родоначальник эмпиризма в естествознании: Роджер Бэкон; инженер, математик, врач и авантюрист Джиролама Кардано; мудрый фантазер Томмазо Кампанелла.

    «Естественная магия, - пишет Кампанелла, - есть практическое искусство, использующее силы природы для достижения полезных результатов». (см. Л.А. Битюцкая, В.С. Еремин, В.С. Чесноков, О.Б. Дементьева. Естествознание. 10 кл. Учебное издание – М.: АСТ-ПРЕСС, 1999. С. 310-315)

     Натуральная магия основана на «всеобщем согласии в мире», то есть на закономерной связи всех вещей. Это была причудливая смесь математических достижений и технических открытий с астрологий, здравых медицинских суждений с магическими заклинаниями, практической химии с алхимией. Магия сталкивается с практическим применением результатов познания.

    Фрэнсис Бэкон сказал: «Три великих открытия эпохи – книгопечатание, порох и компас – изменили облик и состояние мира». Именно Бэкону принадлежит знаменитое изречение «Знание – сила».

    Характерными чертами Ренессанса стали:

    1. Идея как сила. Это ярко выразил в одном из своих сонетов величайший скульптор и живописец, и превосходный поэт Микеланджело (1475- 1564):

    «Художник не имеет ни одной идеи, которую глыба камня не таила бы в себе, и лишь тому удается найти к ней доступ, чья рука послушна разуму».

    2. Универсализм. Наиболее ярко и плодотворно он проявился в гениальном Леонардо да Винчи (1452-1519), которого по праву можно назвать творцом практически всех сегментов интеллектуальной сферы культуры. Он был не только великим художником, но внес свой вклад в становление инженерной мысли, подчеркнув, что любая машина есть набор «простых механизмов». Он проявлял интерес к математике, астрономии, механике, был превосходным архитектором, изобретателем. В те времена, когда люди, занимающиеся наукой, даже не предполагали, что математика сможет стать самым выразительным языком ее законов, великий флорентиец написал пророческие слова:

    «Ни одно человеческое исследование не может назваться настоящей наукой, если оно не пройдет через математическое доказательство».

     Леонардо изучал красоту с измерительными инструментами в руках. Он обнаружил, что в пропорциях человеческого тела многие отношения подчиняются пифагоровой «божественной пропорции», которую он называл золотым сечением. Эти же отношения встречаются в живой природе и архитектуре.

    3. Натурфилософия. Итальянская натурфилософия в лице Кампанеллы, Телезио, Кардано вобрала в себя физику и геометрию греков. В то же время, например, Джироламо Кардано  (1511-1576) представлял Вселенную как единое целое, в которой все связано между собой. А наиболее развитой силой жизни обладает человек – вершина природы и связующее звено между землей и космосом.

    Возрождается диалог и диспуты. Время рыцарских турниров уже прошло, но научный диспут вызывал такие же страсти, будто дело шло о жизни и смерти.

    4. Достоинство и отвага. Характеры людей Возрождения поражают достоинством и отвагой. Томмазо Кампанелла, сидя в неаполитанской тюрьме по обвинению в ереси, писал оттуда пламенные письма в защиту престарелого Галилея: «Грядущий век рассудит нас, ибо современность всегда распинает своих благодетелей, но они потом воскресают – коль не на третий день, так на третье столетие». Достоинство и отвагу часто связывают с гуманизмом эпохи Возрождения, которая выразилась в новом видении человека и «рациональности в его действиях». Так молодой флорентийский философ, князь Джовани Пико делла Морандола писал:

    «Достоинство человека заключено не столько в его способности к славным деяниям, сколько в главном и первом условии всякого деяния – человеческой свободе».

    Так рождался рационализм эпохи Возрождения не всегда правда с опорой на гуманизм во вселенском масштабе, но подготовивший становление аналитического естествознания в эпоху механистического естествознания.

Схема 9. Концептуальные программы и основные концепции средневековой схоластики и раннего Ренессанса (до 2-ой половины XVI в.).

1.4.3. Эпоха механистического естествознания.

Классический рационализм эпохи Возрождения с логической цепью мышления диспута по схеме выбора «или-или» в кооперативном взаимодействии с концепцией моделирования общего и единичного в средневековой схоластике и представлением о настоящей науке, как обязательно прошедшей через математическое доказательство, способствовал становлению эпохи механического естествознания (вторая половина XVI-XVIII вв.).

      Начало нового принципиально важного этапа развития естественно - научного знания связано с именем Галилео Галилея (1564-1642)- восхождение естествознания на теоретический уровень познания. Как подчёркивает Б.Я.Пахомов (см. Б.Я.Пахомов. Становление современной физической картины мира.- М.: Мысль,1985. с 10-44), метод Галилея как метод теоретической физики «состоит в том, чтобы с помощью идеализаций выразить сущностную основу физических процессов и взаимодействий, используя конструктивные теоретические модели, изобразить в теории структуру сущностных связей и отношений природы», «способ действия самой природы.» На первый план вышел метод парадоксов и «гений - парадоксов друг.»

      Конечно, классической стратегии естественнонаучного мышления способствовала и носящая революционный характер гелиоцентрическая картина мира Н.Коперника (1473-1543). Чтобы обосновать идею о перемещении Земли в пространстве вопреки кажущимся чувственным впечатлениям о её неподвижности, Галилей должен был разрабатывать принципиально новую теорию движения, одним из основных законов которой стал принцип относительности Галилея, который, если говорить современным языком, задаёт группу преобразований координат, относительно которой законы механики инвариантны. Этот принцип составляет фундаментальную основу трёх основных законов механики, сформулированных в полном виде И.Ньютоном (1643-1727), которого и считают родоначальником классической механики. Равномерное прямолинейное движение и стало представлять в механике Ньютона фундаментальную форму движения, исходную теоретическую идеализацию. Важно отметить, что Галилей в идеализации основного элементарного процесса оставался в рамках равномерного движения (по окружности), которое раз начавшись, продолжается бесконечно, если этому не препятствуют внешние воздействия.

       Р.Декарт  (1596-1650)  поправил  и  дополнил  Галилея, сформулировав два   исходных  закона  движения:  «… однажды   пришедшие  в  движение          тела  продолжают  двигаться,  пока  это  движение  не  задержится  какими-либо   встречными   телами»,   при   этом    «каждая   частица    материи    в отдельности  стремится  продолжать  дальнейшее  движение  не по кривой, а  исключительно по прямой…».

      Соединённые    вместе   эти    два   положения   у   И.Ньютона   приняли  форму   первого   закона   механики.  Тело  (частица)  сохраняет  состояние покоя  или  равномерного  и  прямолинейного  движения  до тех  пор,  пока воздействие   других   тел   не   выведет   его   из   этого  состояния.   Таким    образом,   была    введена    идеализация   основного  состояния  движения,    которое   не   требует  объяснения   с   помощью   теоретических   моделей.     Одновременно   определилась   и   задача    теоретического   исследования: объяснить     причины     изменения     основного     состояния    движения.    При  этом  естественно  возникла  необходимость   введения  абсолютного                                                                                                                                                                                                                                    пространства     и     времени     и     конкретной     формы     детерминации    исследуемых     явлений     в    форме    контролируемых     воздействий    и    взаимодействий.     Эта     классическая    стратегия     естественнонаучного мышления    оформилась    в    классической     механике,     задавая      весь     облик    механического   (классического)   естествознания.

Центральное место в системе трёх законов классической механики занимает второй закон Ньютона – основной закон движения. Была зафиксирована характеристика контролируемого воздействия и взаимодействия − сила, которая другими учёными-механиками была связана с потенциальной энергией поля консервативных сил. Кроме того, Ньютон ввёл основную характеристику идеального основного состояния движения – импульс тела (материальной точки). Второй закон Ньютона связал силу, приложенную к телу, с изменением импульса тела:

        Равнодействующая   всех    сил     (т.е. векторная сумма всех сил), приложенная к данной частице (телу), равна  производной от её импульса  по           времени.

     Позже была введена и вторая характеристика основного идеального состояния движения - кинетическая энергия и были сформулированы законы сохранения импульса, энергии и момента импульса, а затем была установлена их взаимосвязь с симметрией пространства – времени. Была создана аналитическая механика и её творцами помимо Ньютона стала целая плеяда учёных механиков: Р.Бошкович, Л.Эйлер, Ж..Даламбер, Д.Бернулли, Ж.Лангранж, П.Лаплас, У.Гамильтон и др. Классическая механика стала первой естественной наукой в последующей дифференциации классического естествознания. Понятие материальной точки легло в основу модели абсолютного твёрдого тела и на её основе создана аналитическая механика поступательного и вращательного движений тела. Важную роль сыграл в процессе становления механики  закон попарного взаимодействия, в классической формулировке третьего закона Ньютона: «два тела (материальные точки) взаимодействуют с силами, равными по величине и противоположными по направлению»

Принципиальной заслугой Ньютона явилось открытие закона всемирного тяготения, определяющего в классической физике величину действующей силы для фундаментального гравитационного взаимодействия. Принцип дальнодействия предопределил господство в классической механике корпускулярной концепции описания природы и на её основе поиск связи между элементами объекта и иерархии самих объектов природы.

Неудивительно, что эмпирические и теоретические методы научного познания до сих пор в значительной мере опираются на парадигму движения И.Ньютона, задавшей и трансдисциплинарные концепции естественнонаучного мышления, прежде всего в физике, а затем и во всём классическом и неклассическом естествознании.

     Кроме того, был установлен Ш.Кулоном (1736-1806) закон взаимодействия электрических зарядов, который, как оказалось позднее, задал в классической физике фундаментальное электромагнитное взаимодействие, доминирующее в макромире.

Идеи Ньютона не сразу получили признание в Европе. В своём пустом пространстве Ньютон допускал чудо, постоянно существующее и непрерывно действующее,- это была «измышленная» гипотеза, которой он постоянно искал объяснение. Но в течение 250 лет блестящее подтверждение природных законов как в макро-, так и в мегамире - и с такой точностью – заставили считать классическую механику законченной теорией.

     И всё-таки физики и астрономы XVII и XVIII не могли последовать во всём Ньютону и полностью отвергнуть континуальную концепцию описания природы и они заполнили простое пространство световым эфиром (Гюйгенс) и более сложной моделью эфира (Л.Эйлер и др.).

Классическая стратегия естественнонаучного мышления в рамках логики мышления «или-или» и детерминированной причинно – следственной связи (Лаплассовский детерминизм) и общенаучного поиска связи элементов в объекте проявилась и в других естественных науках, породив дифференциацию не только естественных наук, но и специализацию учёных естествоиспытателей.                                                         

     Отметим, прежде всего,  становление учения  о составе в классической химии на основе концепции химического элемента и закона сохранения массы при химических реакциях, а так же моделей  «корпускулы»(молекулы) и «элемента» (атома) (Р. Бойль (1627 – 1691), М.В. Ломоносов (1711 – 1765), А. Лавуазье (1743 – 1794)). В классической (натуралистской) биологии устанавливается концепция бинарной биологической номенклатуры в терминах рода и вида и систематизирующей принцип иерархического соподчинения таксонов (К. Линней (1707 – 1778)) . Систематизация в географии и в геологии связывается с географической неоднородностью планеты Земля. Природа предстаёт в яркой целостностной взаимосвязанности объектов и их  взаимодействий. Образ мира возводится из отдельных элементов на основе упорядоченных жестко детерминированных связей между ними. Но полностью преодолеть сегментированность знания не удаётся и результат в целом оказывается близким к мозаичному полотну. Первые попытки преодолеть сегментированность знания возникают в эпоху эволюционных идей естествознания.

Схема 10. Концептуальные программы и основные концепции механистического естествознания (вторая половина XVI – XVIII вв.)

1.4.4 Эпоха эволюционных идей в естествознании.

Если 17 век считать веком И. Ньютона, а 18 век торжеством его идей в аналитической и «небесной» механиках, то 19 век по праву можно назвать веком Ч. Дарвина (1809-1882). Эволюционные идеи постепенно пробивали путь во всех естественных науках, но концептуально оформились в биологии.

Естественно в механической картинке мира они первоначально оформились в космогонической гипотезе И.Канта (1774-1804) и П.Лапласа (1749-1827). Согласно И.Канта образование Солнечной системы связанно с конденсацией вращающегося облака межзвездного газа. П.Лаплас дал определение этой гипотезе: « облако стягивалось и каждый раз, когда центробежная сила оказывалась сравнительно большой, от облака отделялось газовое кольцо, из которого образовалась планета ». Это была первая гипотеза, достаточно обоснованная законами классической механики и подчеркивающая эволюционный характер механической картины мира в рамках введения теоретических идеализаций механизма образования Солнечной системы.

Газовый подход к эволюции Солнечной системы в определённой степени связан не только с механикой, но и с газовыми законами в модели идеального газа и техническим применением свойств газа. В 1824 году через 40 лет после появления усовершенствованной паровой машины Д. Уатта – была опубликована работа талантливого инженера и учёного С. Карно (1796-1832) «Размышление о движущей силе огня ». Закономерную связь изменений давления, объёма, температуры газа с производимой работой С. Карно анализировал, вводя теоретический образ идеальной тепловой машины. Супермашина Карно, работающая по обратимому циклу, имела теоретически максимальный коэффициент полезного действия. Все эти выводы способствовали формированию новой теоретической науки – равновесной термодинамики.

Фактически, вместо механического состояния макрообъекта в пустом пространстве появилось неклассическое состояние макросостояния, включающее в себя и макрообъект (термодинамическую систему) и окружение – термостат. Сначала пустое пространство стало передатчиком теплорода (гипотетической тепловой жидкости), а затем вместилищем частиц – атомов и молекул, а также светового эфира. Была построена атомно-молекулярная модель вещества в химии и физике и соответственно молекулярно-кинетическая теория тепловых процессов. Учение о составе химических соединений на основе концепции атомно-молекулярного строения вещества заложило научные основы химического атомизма. (Дж. Дальтон (1766-1844), И. Берцелиус (1779-1840), Ж. Пруст (1754-1826), А. Авогадро (1776-1856) и др.)

Концепция атомно-молекулярного строения вещества способствовала и развитию концептуальной программы равновесной термодинамики.  Однозначные функции равновесного теплового макросостояния: внутренняя энергия, температура, энтропия получили не только термодинамическое, но и молекулярно-кинетическое обоснование, которые в начале 19 века заложило и основы статистической физики.

Закон сохранения энергии, с включением в себя не только механической работы, но и теплообмена (теплопередачи) (Ю.Р. Майер (1814-1878), Д. Джоуль (1818-1889), Г. Гельмгольц (1822-1894)), был дополнен принципом возрастания энтропии (С. Карно, Р. Клаузиус, (1822-1888), У. Томсон (Кельвин) (1824-1907), Л. Больцман (1884-1906) как эволюционной необратимостью времени.

Возникла и концептуальная программа взаимодействия природных катастроф (Ж. Кювье (1769-1832)) и геологического эволюционизма (Ч. Лайель (1797-1875)).

Кроме того произошло становление структурной химии и развитие на её основе органической химии (Ш. Жерар (1816-1856), Ф. Кекуле (1829-1896), А. М. Бутлеров (1828-1886), Я. Вант-Гофф (1859-1911)).

Наиболее ярко эволюционные идеи проявились в биологии на основе формирования концепции развития на основание исторического подхода к  объяснению целесообразности живого. Концепция развития Ж.Б.Ламарка (1744-1829) – первая целостная эволюционная концепция, тесно связанная с развитием трансформизма в истории эволюционного учения, начало которого было заложено ещё в античной натурфилософии. Для ламаркизма характерны два признака: телеологизм – как присущее (заложенное Творцом) организмам стремление к самосовершенствованию, и организмоцентризм – признание организма в качестве элементарной единицы эволюции.       

Концепция трансформизма появилась и в теории катастроф Ж. Кювье. Используя палеонтологическую летопись Земли, Кювье истолковал ископаемые останки как результаты «катастроф» в её истории, порождающие новые виды.

Становление эволюционной концепции биологического уровня организации материи связанно с эволюционной теорий Ч. Дарвина. В работе «Происхождение видов путём естественного отбора»(1859г.) Чарльз Дарвин (1809-1882), обобщив отдельные эволюционные идеи, создал стройную, развёрнутую теорию эволюции. Движущимися силами эволюции он считал наследственную изменчивость и естественный отбор, а в качестве элементарной единицы эволюции – вид. При этом он опирался на классификацию таксонов К. Линнея. В системе Линнея самым крупным таксоном был класс, самым мелким – вид. Таким образом, особь была принята Дарвиным в качестве элементарной единицы эволюции. Дарвин хотя и ввёл понятие популяции, но в качестве элементарной единицы эволюции её не рассматривал, а следовательно и понимание вида как совокупности популяций в его теории не нашло отражения.

Эмпирические предпосылки эволюционной теории обуславливались всем ходом развития палеонтологии, эмбриологии, сравнительной онтологии, систематики, физиологии, биографии, геологии, других наук, а также достижениями селекционной практики во второй половине 18 века – первой половине 19 века. Большое значение для утверждения теории развития имела идея единства растительного и животного миров. Содержанием этой идеи являлось представление о том, что единство органического мира должно иметь своё морфологическое выражение, проявляться в определённом структурном подобии организмов. В 1830-е годы М. Шлейден (1804-1881) и Т. Шванн (1810-1882) разработали клеточную теорию, в соответствии с которой образование клеток является универсальным принципом развития любого (и растительного, и животного) организма; клетка – неотъемлемая элементарная основа любого организма.

Ч. Дарвин в создании своей эволюционной теории опился на колоссальный эмпирический материал, собранный как его предшественниками, так и им самим, а ходе путешествий,  прежде всего кругосветного путешествия на корабле «Бигль». «Путешествие на «Бигле», -  писал Дарвин в автобиографии, - было самым значительным событием  моей жизни, определившим весь мой дальнейший жизненный путь». Именно анализ разновозрастной фауны Южной Америки и Галапагосских островов привёл его к представлению об эволюции в пространстве и во времени.     

Дарвин разграничивает два вида изменчивости – определённую и неопределенную.

Определённая изменчивость (в современной терминологии – адаптивная модификация) – способность всех особей одного и того же вида в определённых условиях внешней среды одинаковым образом реагировать на эти условия (климат, пищу и др.)

Неопределённая изменчивость (в современной терминологии - мутация) предполагает существование изменений в организме, которые происходят в самых различных направлениях.  Неопределённая изменчивость в отличие от определённой носит наследственный характер, и незначительные отклонения в первом поколении усиливается в последующих.

Дарвин подчёркивал, что решающую роль в эволюции играют именно неопределённые изменения, или наследственная изменчивость.

Кроме того, в цепи наследственность – изменчивость Дарвин вводил два посредствующих звена.

Первое звено связанно с понятием «борьба за существование».

Второе звено, отличающее теорию эволюции Дарвина от ламаркизма, состоит в представлении о естественном отборе как механизме, который позволяет выбраковывать ненужные формы и образовывать новые виды.

Прямых доказательств естественного отбора у Дарвина не было, такие доказательства были получены позже; вывод о существовании естественного отбора он делал по аналогии с отбором искусственным.

Таким образом, дарвиновская теория эволюции опирается на следующие принципы:

1.     борьбы за существование;

2.     наследственности и изменчивости;

3.     естественного отбора.

В наследственной изменчивости явно просматривается взаимосвязь генетики и эволюции, хотя законы генетики и соответствующие механизмы естественного отбора были открыты позже. Ч. Дарвин, как и большинство учёных того времени, опирался на веру в существование «сверхразумного, сверхрационального»  без чего трудно понять проблему своего сакрального гениального озарения без понимания всех аспектов глобального эволюционизма. Ч. Дарвин писал: «Мир покоится на закономерностях и в своих проявлениях представляется как продукт разума – это указание на его творца».

Концептуальная противоположность парадигмы эволюции Ч. Дарвина и парадигмы движения И. Ньютона заключается в различной трактовке типов времени, предложенных Аристотелем.

Первый тип времени, на который опирается парадигма И. Ньютона, время как движение (кинезис).

Второй тип времени, на который опирается парадигма Ч. Дарвина, время как превращение (метаболе). Вполне естественно, что парадигма Ч. Дарвина возникла в биологии, так как живой организм проходит путь индивидуального развития и несет в себе «память» о предшествующей эволюции вида и биосферы в целом. В этой парадигме микросостояние природной (физической по определению Аристотеля) системы фактически определяется её макросостоянием, причём не только в данный момент времени, но и в предшествующие моменты. По выражению И. Пригожина происходит стратегический переход от физики существующего, опирающейся на один тип движения – локального перемещения (motus locatis) тела в пространстве с течением времени к физике возникающего, опирающейся на другой тип движения изменения (mutatio) или смена форм. Происходит качественное развитие системы, однозначно связанное с направленностью из прошлого в будущее. В этой парадигме время на микроуровне имеет начало и конец, играя роль возраста.

В рамках современного естествознания в эволюционное естествознание включается практически все естественные науки, и, несмотря на все сложности и трудности  рассмотрения эволюции природы как целостного процесса, принцип глобального эволюционизма играет не только важную эвристическую роль, но способствует тесному сотрудничеству всех естественных наук и их систематизации в рамках целостного древа эволюции. Возникла сложнейшая задача кооперативного взаимодействия парадигм И. Ньютона и Ч. Дарвина. Такое сближение оказалось возможным в рамках неклассического и постнеклассического естествознания.

Особая роль в возникновении эпохи зарождения неклассического естествознания принадлежит открытию Д.И. Менделеевым (1834-1907) периодического закона химических элементов. Он исходил из того,  что основной характеристикой элементов являются их атомные веса (атомные массы в современной терминологии). Дальнейшие уточнения современного естествознания показали, что место элемента в периодической системе определяется не массой, а зарядом атомного ядра.

Неклассическое естествознание 20-го века раскрыло физический смысл периодического закона и было дано квантово-механическое обоснование строения атомов химических элементов.                   

   Схема 11. Концептуальные программы и основные концепции эпохи эволюционных идей в естествознании (XIX в.)

1.4.5. Эпоха зарождения неклассического естествознания.

      Зарождение неклассического естествознания взаимосвязано с Дж.К. Максвеллом (1831-1879). Им были глубоко разработаны вопросы о характере движения молекул, а вместе с тем раскрыта специфика детерминизма в области молекулярного движения. «Легко увидеть, - писал он, что если столкновения имеют место для очень большого числа молекул, то их скорости станут различны, даже если они были первоначально равны… Распределяя молекулы по группам согласно их скоростям, мы можем заменить невыполнимую задачу наблюдения всех столкновений отдельной молекулы регистрацией увеличения или уменьшения числа молекул в различных группах.

Следуя этому методу, - единственно возможному как с точки зрения экспериментальной, так и математической, - мы переходим от строго динамичных методов к методам статистики и теории вероятностей». Л. Больцман (1844-1906) создал более последовательную, системно согласованную трактовку статистического характера законов движения молекул, а затем и согласовал картину хаотически движущихся молекул со вторым законом термодинамики, утверждающим направленность изменения состояния термодинамической системы в сторону возрастания энтропии. Особенно важным явилось представление Л. Больцмана о том, что в процессах, подчинённых статистическим законам, всё время возникают флуктуации – случайные отклонения от наиболее вероятного состояния. Очень редко, считал Л. Больцман, возникают и весьма большие флуктуации. На основе флуктуационной модели Л. Больцман пытался дать понятие обратимости и необратимости (равновесности и неравновесности), их зависимости от времени, в течении которого наблюдается процесс и тем самым перебрасывает мостик к постнеклассическому естествознанию.

      Дж.К. Максвелл не только внёс решающий вклад в развитие молекулярно – кинетической концепции на представлениях механической картины мира, но и создал теорию электромагнитного поля, вызвавшую кризис этой картины и способствующую становлению релятивистской физической исследовательской программы. Принципиально новая ситуация возникла после открытия Х. Эрстедом в 1820 году магнитного действия электрического тока: на определённом расстоянии от проводника с током на магнитную стрелку действовала сила, которая не притягивала и не отталкивала, а лишь стремилась повернуть стрелку, т.е. действовала «вбок». Вслед за открытием Эрстеда А. Ампер доказал на опыте,             что круговой электрический ток создаёт магнитное поле, направленное    по   оси круга. Тем самым была выявлено глубокое внутреннее     единство, взаимопорождение    электрических    и    магнитных   явлений.

       Эта    идея    привела    через   десять    лет    М.  Фарадея   к   открытию электромагнитной  индукции.   Появляется   понятие  силовой   линии,  как геометрического   образа   силового   поля,  и   на   его  основе  объясняется электромагнитная    индукция   как   процесс   пересечения    проводником силовых   линий   магнитного   поля,  являющийся  физической   причиной возникновения  индукционного  тока.

     Весьма драматичным было противоречие между М. Фарадеем и сообществом физиков – теоретиков его времени, которых Дж. Максвелл за их формальный подход к физической теории именовал математиками: «Фарадей видел силовые линии, пронизывающие всё пространство, там, где математики видели центры сил, притягивающих на расстоянии; Фарадей видел среду там, где они не видели ничего, кроме расстояния. Фарадей предполагал источник и причину явлений в реальных действиях, протекающих в среде, они же были удовлетворены тем, что нашли их в силе действия на расстоянии, приписанной электрическим флюидам».

     Теоретические работы Дж. Максвелла сыграли решающую роль в этой борьбе. В результате восторжествовала теория  близкодействия и новая электромагнитная картина Мира. Весьма не простым является вопрос о методе Максвелла, послужившем основой создания им теории электромагнитного поля. Если опираться на высказывание Л. Больцмана, что «уравнение электромагнитного поля рукой Максвелла написал сам Бог», то, очевидно, можно охарактеризовать метод Максвелла как метод построения математической модели физических процессов. Огромный вклад в становление электромагнитной картины Мира внесла электронная теория Г. Лоренца (1853 - 1928) и окончательно электромагнитная картина оформилась в релятивистской физической исследовательской программе сначала в форме постулатов специальной теории относительности А. Эйнштейна (1879 - 1955).

Кратко сформулируем характерные особенности электромагнитной картины мира:

1) В рамках электромагнитной картины мира сложилась полевая, континуальная (непрерывная) модель реальности. Мир – электродинамическая система, построенная из электрически заряженных частиц, взаимодействующих посредством электромагнитного поля;

2) Игнорирование дискретной, атомистической природы вещества приводит максвелловскую электродинамику к целому ряду противоречий, которые снимаются с созданием Г. Лоренцом электронной теории или микроскопической электродинамики. Последняя восстанавливает в своих правах дискретные электрические заряды, но она сохраняет и поле как объективную реальность;

3) Принцип дальнодействия заменяется принципом близкодействия – взаимодействия любого характера передаются полем от точки к точке непрерывно и с конечной скоростью;

4) Возникает новый тип движения – электромагнитная волна как процесс распространения электромагнитных колебаний в поле, которое описывается законами электродинамики. Новый тип движения подтверждается экспериментально Г. Герцем (1857 – 1894);

5) Определяется реляционная (относительная) концепция пространства и времени; пространство и время связаны с процессами, происходящими в поле, т.е. они несамостоятельны и зависимы от материи;

6) А. Эйнштейн ввёл в электромагнитную картину мира идею относительности пространства и времени и в то же время идею единства пространственно – временных отношений на основе инвариантности                (неизменности) относительно инерциальной системы отсчёта четырёхмерного пространственно – временного интервала.

     Особую же роль в зарождении неклассического естествознания сыграло проникновение физиков в глубь микромира, привёдшее к открытию первой элементарной частицы – электрона (1897) (Д. Томсон (1856 - 1940)) и расширению спектра электромагнитных волн. Были открыты рентгеновские лучи (1895) и возникла концепция рентгеноструктурного анализа вещества (В. Рентген (1845 – 1906), М. Лауэ (1879 – 1960) и др.). Была открыта радиоактивность (1896) А. Беккерелем (1852 – 1908) и возникает концепция естественной, а в ХХ веке и искусственной радиоактивности (П. Кюри (1859 – 1906), М. Склодовская – Кюри (1867 – 1943), Э. Резерфорд (1871 – 1937), Ф. и И. Жолио – Кюри (1900 – 1958, 1897 – 1956).

     И всё – таки родоначальником неклассического естествознания является М. Планк, выдвинувший и обосновавший квантовую гипотезу – ключ к субатомному миру. Человек всегда использовал тепловое (электромагнитное) излучение, но физическая природа света в плане непрерывного или дискретного характера излучения оставалось неразрешённым парадоксом. В классической физике в конечном итоге победила дискретность вещества и непрерывность физического поля, а следовательно и континуальность электромагнитного излучения.

Однако, экспериментально установленный характер спектральных кривых теплового излучения не удалось объяснить с точки зрения классических представлений. Выход был найден на основе предпочтения (гипотезы): атомы излучающего тела отдают электромагнитную энергию порциями (квантами), причём энергия W одного кванта пропорциональна частоте излучения n:

 Эту революционную для всего естествознания квантовую гипотезу предложил в 1900 г. Макс Планк (постоянная  h носит его имя). Квантовая гипотеза послужила основой и для объяснения внешнего фотоэффекта, открытого Г. Герцем, который заключается в испускании электронов поверхностями металлов при их освещении. Законы внешнего фотоэффекта, в частности, существование длины волны («красной границы» фотоэффекта), при которой фотоэффект прекращается, были необъяснимы с точки зрения классической физики. Выяснить механизм внешнего фотоэффекта позволило предположение А. Эйнштейна о том, что свет не только излучается, но и поглощается квантами. Следовательно, распространение света также связано с переносом отдельных порций световой энергии. Такое расширение квантовой гипотезы позволило Эйнштейну разработать теорию внешнего фотоэффекта (1905), которая объяснила все известные из опыта закономерности этого явления.

     В результате физики пришли к пониманию света как потока особых частиц – фотонов, каждый из которых обладает квантом энергии hn и распространяется со скоростью с. Итак, сложился парадокс, требующий гениального разрешения по схеме совмещения «и – и» с включением и вероятностного детерминизма описания микромира. Дело в том, что обнаружение у света корпускулярных свойств не означает ошибочности существовавших представлений о его волновой природе. Волновые свойства света экспериментально доказаны в оптике абсолютно надежно.

     В результате парадокс разрешился на основе понимания света как физического явления совершенно необычного для классической физики типа – в нем сочетаются свойства потока частиц (корпускул, обладающих определенной энергией и импульсом) и волнового процесса                              (характеризуемого длиной волны и частотой). Такое неразрывное единство физически принципиально различных свойств светового излучения стали именовать корпускулярно – волновым дуализмом света.

     Затем Луи де Бройлем в 1924 г. концепция корпускулярно-волнового дуализма была распространена на все микрообъекты материи. В современной физике оформилась концепция корпускулярно-волнового дуализма всех микрочастиц как полевой, так и вещественной форм материи. Неклассический подход к материи формулируется в одной из основных идей общего естествознания: «Всё: материя, энергия, квантовые характеристики частиц – выступают дискретными величинами, и нельзя измерить ни одну из них, не изменив её». Возникла флуктуационная модель неклассического естествознания Н. Бора – В. Гейзенберга.

     Её становлению способствовала квантовая (квазиклассическая) теория атома (1903) Н. Бора (1885 – 1962) на основе концепции планетарной модели атома Э. Резерфорда (1911). Н. Бор и А. Зоммерфельд предложили модель атома водорода, построенную на основе соединения классических представлений с квантовыми постулатами: существуют стационарные орбиты, находясь на которых электрон не излучает (вопреки законам электродинамики); атом излучает квант света только тогда, когда электрон перескакивает с одной стационарной орбиты на другую.

     Зарождению неклассического естествознания способствовали и другие естественные науки, прежде всего химия, занятая классификацией химических элементов и соединений и теорией химической связи для объяснения своих химических моделей вещества и структуры органических и неорганических соединений, а также становлением взаимосвязи физики и химии, которая в середине ХХ века оформится в физической химии как учение о химических процессах. Этому взаимодействию физики и химии способствовали и загадки физико- химической природы Периодического закона химических элементов. Самое же удивительное заключается в пересечении идеи о дискретности материи и энергии с генетической концептуальной программой наследственности и изменчивости, в которой Г. Мендель (1822 – 1884) свои законы наследственности (1865) вывел на основе статистического подхода к гибридной селекции, введя и дискретные альтернативные признаки – аллельные гены.

v Эпоха современного естествознания была подготовлена эпохой           «крушения» механистического естествознания и зарождения неклассического естествознания, поэтому ХХ век стал веком колоссальных научных и технических достижений.

Схема 12. Концептуальные программы и основные концепции эпохи зарождения неклассического естествознания (конец XIX – начало XX вв.).

1.4.6. Эпоха современного естествознания.

       Эпоха современного естествознания оформилась в первой половине двадцатого века в неклассическую форму естествознания, а во второй половине двадцатого века в постнеклассическую форму естествознания.

В двадцать первом веке на первый  план выходит эколого-социальная этика совместного проживания всех компонентов социума: семьи; наций и этнocов; государственных, политических и религиозных институтов; государств и их сообществ; «свободной» личности в общей коммунальной квартире всего человечества - на планете Земля в биоэкологическом взаимосодействии со всем окружающим миром неживой, живой и социальной материи.

В то же время классическая, неклассическая, постнеклассическая      и эколого - социальная стратегии естественнонаучного мышления не противопоставляются друг другу, а используется та или иная стратегия в зависимости от конкретных задач исследования. «Коллективное действие» всех стратегий естественнонаучного мышления проявляется в современной коэволюционной синергетической парадигме современного естествознания, которая задает «понятийную сетку» кооперативности взаимодействия частей при образовании структуры как единого целого.

         Важно отметить, что все стратегии естественнонаучного мышления проникают во все сегменты интеллектуальной сферы культуры, что привело  к мощному прорыву не только в естественнонаучной, но и в социально-экономической и технологической сегментах культуры.

         К сожалению, за достижением в отмеченных сегментах культуры, как это было во всей истории человеческой цивилизации, не успевает социогуманитарная культура. Более того, все большее значение приобретает осознание вещих строк Льва Гумилева: «Прогресс, как огонь - он и греет, он и сжигает»

         Наделив нас невидимой силой, прогресс не даёт нам мудрости.

         Классическая стратегия мышления, ярко проявившая  себя в механическом естествознании, породила техническое мышление и распространило его на все сферы человеческой деятельности. Мехатроника и в настоящее время является одной из ведущих наук в робототехнике и машиностроении. В эпоху индустриализации появилось и вскоре захватило умы одно из величайших заблуждений человечества – идея, что общество будет безотказно функционировать, если его устроить наподобие единого отлаженного механизма.

         Карл Маркс бросил в мир эпохальную фразу: «До сих пор философы лишь различными способами объясняли мир, дело же заключается в том, чтобы его изменить». Идея вызвала поразительный резонанс. Однако социальный детерминизм и даже социальный дарвинизм с опорой на идею естественного отбора сделали человека не столько строителем нового мира, сколько строительным материалом, «массой», которую месят, давят, перегоняют и закаляют «как сталь». И ни что – ни религиозный опыт, ни наука, ни философская мысль, ни здравый смысл – не  смогло противостоять безумным устремлениям двадцатого века. Культура как «контрнатура»  уничтожила величайшую мысль одного из крупнейших мыслителей-энциклопедистов И. В. Гете, что культура – это «вторая природа» и привела к забвению необходимости проецирования знаний о «первой природе» на «вторую природу», а их обратное отражение в трансдисциплинарных стратегиях мышления должно ориентировать человека на восприятие целостной интеллектуальной сферы культуры. Двадцатый век стал веком колоссальных научных и технических достижений – и веком величайших гуманитарных катастроф. Неудивительно, что и начало двадцать первого века породило представление о нем, как о веке «стратегической нестабильности» развития человеческой цивилизации.

     В то же время неклассическое естествознание приводит к мысли о двусторонности взаимодействия прогресса и гуманизма на основе логической цепи мышления по схеме совмещения «и-и» и признанию случайности как фундаментального свойства природы. Возникла флуктационная модель неклассического естествознания Бора-Гейзенберга, которая очевидна, отражается и во флуктационной модели «второй природы»- культуры.

     Двусторонность проявилась уже в релятивистской физической исследовательской программе в концепции целостности пространства- времени и в понятии четырехмерного пространственно- временного интервала между событиями. Оформилась и диалектическая двусторонность концепции вещества с континуальной концепцией поля.  В становлении этой двусторонности важную роль сыграла общая теория относительности А. Эйнштейна, связавшая изменение геометрических свойств пространства-времени вблизи массивных тел с появлением сильных гравитационных полей.

     Теория относительности способствовала и более широкому пониманию физического смысла фундаментальных физических величин: энергии и импульса, связав их с однородностью единого пространства- времени. Понятие массы объединило инертные и гравитационные свойства тел, а также масса предстала в качестве меры энергии покоя тел.

    Таким образом, релятивистская физическая исследовательская программа привела к пониманию того, что материальный мир и связанное с ним целостное пространство-время многомерней и неизмеримо разнообразней и богаче, чем люди могли представить, исходя лишь из обыденного опыта. Поэтому, несмотря на то, что теория относительности сохранила существенные признаки классической теории (вскрываемые ею закономерности являются закономерности динамического типа), она способствовала зарождению неклассической стратегии естественнонаучного мышления.

     Естественно, что разнообразие и явная противоречивость, по крайней мере, двусторонность химических моделей вещества в классической химии, а также классификация структурных уровней живой материи в натуралистской биологии в сложном взаимодействии клеточной дискретности живого с теорией биохимической эволюции также способствовали зарождению неклассической стратегии естественнонаучного мышления.

     Квантовая гипотеза Планка - Эйнштейна о дискретном характере электромагнитного излучения и поглощения света явно пересекалась с дискретной моделью живой и неживой материей, и породила одну из основных идей неклассического естествознания: «Все: материя, энергия, квантовые характеристики частиц – выступает дискретными величинами, и нельзя измерить ни одну из них, не изменив ее». Корпускулярно-волновой дуализм света привел Луи де Бройля к гениальной догадке, что все частицы обладают волновыми свойствами (1924 год). Волновые свойства частиц действительно были обнаружены в опытах по дифракции электронов, а в последствии и других микрочастиц. Сначала, по аналогии с электромагнитными волнами волны де Бройля воспринимали как реальный волновой процесс, как своеобразные «волны материи». В ходе дальнейшего развития квантовой теории выявилась некорректность таких представлений, а волны де Бройля получили вероятностную трактовку. На смену «волнам материи» пришли «волны вероятности».

      Развитие новых представлений о микрообъектах привело к пониманию того, что из-за проявления волновых свойств микрочастица не может иметь одновременно точных значений импульса и соответствующей координаты.

Возникла концепция неконтролируемого воздействия окружения и неклассическая концепция измерения. Статистическая трактовка микросостояния частицы, а за тем и системы тождественных частиц привела к понятию статистического характера квантовой механики и к определенному пересечению ее со статистической физикой во флуктуационной модели неклассического естествознания Бора-Гейзенберга.     

     Возникла  квантово-полевая физическая исследовательская программа        и соответствующая ей квантово-полевая картина мира.

         Для квантово-полевой картины характерны следующие особенности:

1)    В рамках квантово-полевой картины мира сложились квантово-полевые представления о материи. Материя обладает корпускулярными и континуальными (волновыми) свойствами,    т. е. каждый элемент материи имеет свойства волны и частицы;

2)    Картина физической реальности в квантовой механике двуплановая: с одной стороны, в нее входят характеристики исследуемого объекта, с другой стороны - условия наблюдения (метод познания), от которых зависит определенность этих характеристик;

3)    При описании объектов используется два класса понятий: пространственно-временные и энергетическо-импульсные. Первые дают кинематическую картину движения, вторые причинную. Пространство- время и причинность относительны и зависимы;

4)    Движение   -   частный    случай    физического    взаимодействия. Фундаментальные физические взаимодействия:электромагнитное, сильное, слабое, гравитационное. Они описываются на основе принципа близкодействия: взаимодействия передаются соответствующими полями от точки к точке, скорость передачи взаимодействия конечна и не превышает скорости света;

5)    Спецификой квантово-полевых представлений о закономерности и причинности является то, что они выступают в вероятностной форме, в виде статистических законов;

6)    Фундаментальные положения в квантовой теории: принцип неопределенности и принцип дополнительности.

Невозможность провести резкую границу между  микрообъектом и окружением, в том числе и между микрообъектом и макроприбором выдвигает три задачи:

1)    Каким образом связать микрообъект и окружение в единое (целостное) микросостояние;

2)    Каким образом можно отличить знания об объекте от знаний о приборе;

3)    Каким образом, различив объект и окружение, в том числе и макроприбор, связать в единую картину теорию микрообъекта.

Первая задача разрешается введением волновой функции (функции состояния), которая является комплексной величиной, определяемой во всех точках пространства и в каждый момент времени. Квадрат модуля волновой функции задает вероятность нахождения микрообъекта в любом элементе пространства, т.е. уравнение движения (волновое уравнение Шредингера) микрообъекта описывает принципиально статистическое поведение микрочастиц на языке квантово-механического формализма.

         Вторая    задача    разрешается    введением    требования    описывать поведения    прибора    на   языке    классической    физики,   несмотря    на                      принципиально     статистическое    поведение   микрочастиц.    Появляется принципиальная  относительность  нашего знания к средствам измерения и к    интерпретации    самого    процесса    измерения.    Вместо    концепции контролируемого     воздействия     в     классическом     естествознании,    в неклассическом   естествознании   особую   роль   приобретает   концепция неконтролируемого    воздействия,   которая,    возникнув    при    изучении микромира,  затем  проникла  и  в описание  макро- и мегамиров, где также возникла   модель   состояния,   включающая   в   себя   как   объект,   так  и окружение,  в  том  числе  и  систему:  человек  плюс  прибор.

Третья задача разрешается с помощью принципа дополнительности: волновое и корпускулярное описание микропроцессов не исключают и не заменяют, а взаимно дополняют друг друга. При одном представлении микрообъекта используется причинное описание соответствующих процессов, в другом случае - пространственно-временное. Единая картина объекта   синтезирует   эти   два   описания.  Принцип  дополнительности знаменует логику совмещения «и-и», а также двусторонность любого взаимодействия в природе и обществе и перебрасывает мостик к «кооперативному взаимодействию  частей при образовании целого», т. е. к междисциплинарной науке- синергетике в постнеклассическом естествознании.

         Принцип неопределенности, возникнув уже в классической физике в рамках описания объекта в разных проекциях и моделях, в квантовой механике задает флуктуационную (отличающуюся от усредненной в процессе измерения) модель микросостояния. Затем эта модель приобретает особую роль и при изучении макро- и мегасостояний в концепции бифуркационной (бифуркация - большая флуктуация (скачок) при критическом состоянии объекта) модели эволюции в постнеклассическом  естествознании.

         Историческое значение квантовой механики определяется еще и тем, что она радикально преобразовала систему химического знания, подняла эту систему с уровня эмпирического и полуэмпирического знания на теоретический уровень.     

Квантовая химия - это область современной химии, в которой принципы и понятия квантовой механики и статистической физики применяются к изучению атомов, молекул и других химических объектов и процессов. Электронная модель вещества и типологии молекул обобщила стехиометрическую, атомно-молекулярную и структурную модели по крайней мере в структурной схеме вложения друг в друга по примеру русской матрешки. Основной метод квантовой химии состоит в применении уравнения Шредингера для атомов и молекул. Применение ЭВМ позволило получать расчеты атомных, молекулярных систем, систем активированных комплексов и других объектов неорганической и органической химии с точностью, вполне достаточной для предсказания важнейших их характеристик - спектров, геометрического строения, физических и химических свойств.

      Говоря кратко, электронная модель атома, типологии молекул и химических соединений позволила создать теоретическую основу понятия химической связи и учения о составе, а затем и структурной химии.

     Возникли химическая физика и физическая химия, в рамках которых произошло становление и развитие учения о химических процессах и в концептуальном плане пересеклись теории цепных химических реакций с размножением ненасыщенных валентностей (радикалов) и цепных ядерных реакций с размножением нейтронов.

     Протонно-нейтронная модель ядра атома и открытие расщепления ядра урана привело к концепции цепных ядерных и термоядерных реакций и придало мощный импульс атомной энергетике (высвобождению атомной энергии, созданию атомных электростанций и энергетических установок).

     Квантовомеханическая теория атома стала стимулом для работ по искусственному расширению человеком границ мира атомов. Эпоха открытия новых элементов периодической системы из их природных соединений закончилась. Ей на смену пришла эпоха искусственного получения новых элементов (атомов и их изотопов) в лабораторных условиях с помощью ядерных реакций в ускорителях элементарных частиц. В настоящее время периодическая система насчитывает 118 элементов. Ядра более тяжелых элементов и их изотопов крайне нестабильны. И все же есть основания для продолжения этого списка: возможно существование «островков стабильности» для элементов с порядковыми номерами свыше 120.

     Большинство элементов имеет по нескольку разновидностей-  изотопов, которые состоят из ядра с одинаковым числом протонов, а следовательно, имеют одинаковую электронную структуру.

     Квантовая теория атома дала название первой половине ХХ века - как веку атома. Современная атомная физика нашла решение проблемы, которая столетиями волновала умы алхимиков - трансмутации  химических элементов, и в частности получения золота. Эта задача решаема в ускорителях элементарных частиц. Но такая «добыча» золота неизмеримо дороже его обычной добычи из «кладовых природы».

Квантовая теория химической связи фактически явилась теоретической основой описания физико-химических свойств молекул и других химических соединений, стала в содружестве с квантовомеханической теорией атома базой  физико-химического образа как неорганической, так и органической химии, квантовой физики твердого тела и неклассической биологии.

     В середине ХХ века оформилась и неклассическая физико-химическая концепция химических процессов как в плане термодинамических (температура, давление и т. п.), так и структурно-кинетических факторов: строения исходных реагентов; материала и конструкции реактора и т. п.; условий протекания химических процессов. Оказалось, что влияние таких факторов носит как контролируемый, так зачастую неконтролируемый характер и в концептуальном плане может быть сведено к каталитическому ускорению химических реакций. Современное учение о химических процессах- наглядный пример глубокой взаимосвязи физических, химических и биологических знаний. Катализ играет решающую роль в процессе перехода от химических систем к биологическим и является своеобразным мостиком к эволюционной химии, становление которой произошло в последней четверти ХХ века. Эволюционная химия изучает самоорганизацию эволюционных систем в химии на основе саморазвития каталитических систем. Эволюционная химия знаменует переход неклассической химии к постнеклассической и является наукой постнеклассического естествознания.

     В ХХ веке оформился и физико-химический образ неклассической биологии в генетической концептуальной программе концепций наследственности и изменчивости и в ее синтезе с молекулярной и теоретической биологией. Оформились структурные уровни всех основополагающих естественных наук: физики, химии и биологии. При этом структурные уровни неорганических форм земной материи предстали в физико-химических свойствах и процессах внутри геосфер Земли, а структурные уровни органической (живой) формы материи оформились в рамках биосферы, а социальной формы материи в рамках ноосферы.

     Была определена физико-химическая сущность жизни с особыми биологическими свойствами живого. В неклассической натуралистской биологии  в настоящее время описано более 1 млн. видов животных, около 0,5 млн.растений, сотни тысяч видов грибов, более 3 тыс. видов бактерий. Причем число не описанных видов около 1 млн.

     В становлении постнеклассического естествознания важную роль сыграла синтетическая теория эволюции в биологии, соединившая дарвинскую теорию эволюции с генетикой в рамках теории микроэволюции. В теории микроэволюции популяция рассматривается как элементарная эволюционная структура, изменение генетического состава популяции как элементарное эволюционное явление, генофонд популяции как элементарный эволюционный материал и вводятся элементарные эволюционные факторы - мутационный процесс, «волны жизни», изоляция, естественный отбор (движущий, стабилизирующий, дизруптивный). Кроме того вводится понятие макроэволюции, ведущей к образованию надвидовых групп.

     Особое значение в современном естествознании приобрели концепции биосферы и ноосферы, а также концепция экологии, задающая эколого-социальную этику ХХI века. Эколого-социальная этика образует синтез экологии, как науки о ценности  Природы, с социальной этикой, включая политическую, экономическую и предпринимательскую этику.       Экологический кризис придал особое, в определенной степени лидирующее положение натуралистской биологии и новому разделу биологии - экобиологии, опирающихся на одну из основных идей естествознания: «Все живое связано между собой». Однако, глобальная экология базируется на понятии Природы, как глобального материального, энергетического и информационного мира Вселенной, и фактически задает единое (целостное) древо эволюции и включает в постнеклассическое естествознание все основополагающие естественные науки.

     В рамках глобальной экологии  особое значение приобретает современная физическая исследовательская программа - единая теория поля в рамках объединения всех известных фундаментальных взаимодействий и объяснения на этой основе стандартной модели эволюции Вселенной и объединения на основе принципа глобальной эволюции всех эволюционных «стрел времени» от космологии и астрофизики к геофизике и геохимии, от физико-химического образа биологии к эволюционной биологии.

     В современной физической исследовательской программе все известные фундаментальные взаимодействия считаются проявлением единого фундаментального взаимодействия, объясняемого единой теорией, лежащей в основе всего. Считается, что единое фундаментальное взаимодействие существовало на ранней стадии возникновения Вселенной, т. е. в первое мгновение Большого взрыва.

     Для постнеклассического естествознания является важной отличительной чертой изменение характера объекта исследования на основе понятия эволюционного состояния самоорганизации и развития и усиление роли междисциплинарных комплексных подходов к его изучению. В современной методологической литературе ученые – науковеды все больше склоняются к выводу о том, что если объектом классической науки были простые, а объектом неклассической науки – сложные системы (микро -, макро- и мегасостояния), то в настоящее время все большее внимание привлекают исторически развивающиеся системы, которые с течением времени формируют новые уровни своей организации. На первый план выходит коэволюционная синергетическая парадигма современного естествознания, которая включает в себя «понятийную сетку» истинного предназначения ноосферы – коэволюции человека и биосферы, а также синергетики как совокупности наук о взаимопроникновении Порядка и Хаоса в изучении общих процессов самоорганизации в открытых неравновесных системах.

     Объектом современной науки и прежде всего эколого-социального естествознания становятся так называемые «человекоразмерные» системы:

медико-биологические, объекты биоэкологии, включая все структурные уровни живой материи; объекты биотехнологии (в первую очередь генетической инженерии); системы: «человек – машина», «человек – компьютер», «человек – прибор», «человек – аппарат»; структуры: человек – биосфера, человек – информационный, материальный и духовный мир Вселенной   и   т.д.

     Особое внимание уделяется и взаимодействию «человекоразмерных» систем макромира с микро- и мегамирами. На стыке микро- и макромиров возникают так называемые нанотехнологии, а на стыке макро- и мегамиров космические технологии.

     Современное естествознание, развиваясь в рамках логики совмещения трех «не»: неопределенность, нелинейность и необратимость, указывает на необходимость кооперативного взаимодействия классической, неклассической, постнеклассической и эколого-социальной стратегий не только в естественнонаучной культуре, но и во всей интеллектуальной сфере информационно-коммуникативной культуры и способствует выработке единой целостной интеллектуальной культуры всей человеческой  цивилизации.

Схема 13. Концептуальные программы и основные концепции эпохи современного естествознания. (XX – начало XXI вв.).