Естествознания. Этап становления неклассического

Этап становления неклассического

Объектом исследования классического естествознания был знакомый человеку «макромир» – действительность, состоящая из предметов, размеры которых сопоставимы с размерами человеческого тела, – т.е. это, можно сказать, был видимый и осязаемый нами мир. Однако к концу XIX века учёные-естествоиспытатели, благодаря уникальным экспериментальным постановкам, смогли проникнуть в структуру вещества на атомном и субатомном уровнях и исследовать действительность, состоящую из предметов, размеры которых не превышают 10^-8см. С этого момента на основе результатов исследования «микромира» начали складываться идеи неклассического естествознания.

К концу XIX века стало известно о существовании электронов – частиц с отрицательным значением заряда. Приблизительно в это же время была открыта и радиоактивность. И с этой поры радиоактивные элементы стали широко использоваться как источники энергичных частиц, способных проникать вглубь атома.

Далее, в своих опытах Э. Резерфорд, бомбардируя атомы α-частицами, обнаружил плотное ядро, сосредотачивающее в себе почти всю массу атома, с положительным значением заряда. И на основе этого результата он построил так называемую «планетарную» модель атома, в которой ядро атома – это как бы солнце, а вращающиеся электроны – это как бы планеты.

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».

Датский физик Н. Бор существенно усовершенствовал модель атома Резерфорда. Он постулировал существование стационарных орбит, на которых электроны вопреки законам электродинамики не излучают энергии. И только при переходе электрона с одной орбиты на другую происходит излучение (или поглощение) энергии в виде определенной порции – кванта излучения.

Таким образом, в отличие от классических представлений физика «микромира» оказалась квантованной. Получалось, что энергия от одной частицы к другой могла передаваться не непрерывно, а только в виде порций…

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.)

Чуть позже Л. де Бройль высказал смелую гипотезу о том, что частице материи присущи непрерывность (свойство волны) и дискретность (квантованность). Это явление получило название корпускулярно-волнового дуализма; в определённых условиях частицы вещества обнаруживают волновые свойства, а частицы поля – корпускулярные.

Теперь в теоретических построениях для описания этих противоречивых свойств материи потребовалось ввести волновую функцию, которая определяла вероятность нахождения частицы в том или ином месте. Таким образом, физическое описание явлений «микромира» стало неопределённым. Более того, немецкий учёный В. Гейзенберг возвел эту неопределённость в принцип.

Из этого принципа, в частности, следовало, что аппаратура принципиально не способна уточнять одновременно координаты и импульсы частиц. Чем точнее экспериментатор будет измерять импульс частицы, тем неопределённее будет её координата, и наоборот. И, стало быть, согласно принципу неопределённости, невозможно точно предвидеть будущее.

Очевидно, такие выводы не согласовались с классическими представлениями в естествознании, и требовалось немалое усилие для того, чтобы принять эти факты…

К революционным открытиям XX века бесспорно относится создание А. Эйнштейном специальной, а затем и общей теории относительности. В этих теориях радикальному пересмотру были подвергнуты фундаментальные понятия науки – понятия пространства и времени. 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 А. Эйнштейн в книге «Физика и реальность» так трактует изменение взгляда на пространство и время: «Раньше полагали, что если бы у Вселенной исчезла вся материя, то пространство и время сохранились бы, теория относительности утверждает, что вместе с материей исчезли бы пространство и время»…

Итак, период в развитии науки, получивший название неклассического естествознания, сопряжен с целым рядом фундаментальных открытий, которые позволили научному сообществу понять глубинные основания природных закономерностей. Благодаря этим открытиям произошли и значительные «сдвиги» в мышлении человека. В итоге научная картина мира претерпела существенные изменения, а модель мира, рисуемая классическим естествознанием, стала выглядеть слишком уж упрощенной.

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 (от лат. 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. Например, закон всемирного тяготения был действителен для всех материальных тел. Предсказания, выведенные из этого закона (будь то солнечные или лунные затмения, приливы или отливы) имели достоверный и однозначный характер. Случайность, в сущности, исключалась из природы и общества. Проявление случая в классической механике всякий раз означало недостаточное знание причин. Правда, с XVIII века стала складываться теория вероятностей. Предметом рассмотрения этой дисциплины были случайные события. Но статистические законы, формулируемые в теории вероятностей, признавались лишь как удобные вспомогательные средства исследования, и не шли ни в какое сравнение с фундаментальными законами классической механики.

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», зиждутся на случайной природе явлений в «микромире».

Пожалуй, вероятностный характер законов «микромира» тоже указывает на присутствие субъекта познания (наблюдателя) в научной картине мира, как это, к примеру, считает российский учёный и мыслитель В. В. Налимов. «Современная физическая теория, – пишет он, – это теория явлений вместе с теорией наблюдателя… Если классическая физика строила описание как «вещи в себе», т.е. стремилась описать явление как таковое, то вероятностное описание заведомо относится к наблюдателю и, стало быть, описывает и его (наблюдателя) природу, и явления по отношению к нему» [16, c. 64].

Итак, научная картина мира в период становления неклассического естествознания радикально меняется.

Дата добавления: 2014-12-27