13

Несомненно, огромное практическое значение науки в ХХ веке сделало ее той областью знания, к которой массовое сознание испытывает глубокое уважение и пиетет. Слово науки весомо, и оттого рисуемая ею картина мира часто принимается за точную фотографию реальной действительности, за изображение Вселенной такой, как она есть на самом деле, независимо от нас. Да ведь наука и претендует на эту роль - бесстрастного и точного зеркала, отражающего мир в строгих понятиях и стройных математических вычислениях. Однако за привычным, коренящемся еще в эпохе Просвещения доверием к выводам науки, мы часто забываем, что наука - развивающаяся и подвижная система знаний, что способы видения, присущие ей (парадигмы) - изменчивы. А это означает: сегодняшняя естественнонаучная картина мира не равна вчерашней!

Действительно, повседневное сознание все еще живет научной картиной мира прошлых лет и веков, а сама наука уже убежала далеко вперед и рисует порой вещи столь парадоксальные, что сама ее объективность и беспристрастность начинает казаться мифом...

«Первый шаг - создание из обыденной жизни картины мира - дело чистой науки», - писал выдающийся физик ХХ века М. Планк. Исторически первой картиной мира Нового времени была механистическая картина, которая напоминала часы: любое событие однозначно определяется начальными условиями, задаваемыми (по крайней мере, в принципе) абсолютно точно. В таком мире нет места случайности. В нем возможен «демон Лапласа» - существо, способное охватить всю совокупность данных о состоянии Вселенной в любой момент времени, могло бы не только точно предсказать будущее, но и до мельчайших подробностей восстановить прошлое, отмечает А. А. Горелик.

Представление о Вселенной как о гигантской заводной игрушке преобладало в XVII - XVIII вв. Оно имело религиозную основу, поскольку сама наука вышла из недр христианства.

Бог как рациональное существо создал мир в основе своей рациональный, и человек как рациональное существо, созданное богом по своему образу и подобию, способен познать мир. Такова основа веры классической науки в себя и людей в науку. Отринув религию, человек эпохи Возрождения продолжал мыслить религиозно. Механистическая картина мира предполагала Бога как часовщика и строителя Вселенной.

Механистическая картина мира основывалась на следующих принципах:

связь теории с практикой;

использование математики;

эксперимент реальный и мысленный;

критический анализ и проверка данных;

главный вопрос: как, а не почему;

нет «стрелы времени» (регулярность, детерминированность и обратимость траекторий). Горелов. С. 42.

Вселенная, представленная в виде комплекса механических систем, развивается без участия какого бы то ни было сознания и разума. Иронизируя по поводу механистических систем, выдающийся современный ученый Станислав Гроф замечает: «Вероятность того, что человеческая разумность развилас из химического или первобытного океана благодаря всего-навсего случайной последовательности механических процессов, кто-то недавно удачно сравнил с вероятностью того, что ураган, пронесшийся сквозь гигантскую помойку, случайно соберет «Боинг-747».

Полагая человека случайностью, механистическая наука не интересуется его судьбой, его целями и ценностями, которые выглядят смешными нелепостями, мгновенной вспышкой сознания в грандиозной машине бессмысленной Вселенной. Субъективное перемалывается жерновами объективного. Мир выглядит как нечеловекоразмерный, бесстрастно уничтожающий все человеческое, да и просто не замечающий его.

Наконец, XIX век пришел к парадоксальному выводу: «если бы мир был гигантской машиной, - провозгласила термодинамика, - то такая машина неизбежно должна была бы остановиться, так как запас полезной энергии рано или поздно был бы исчерпан». Затем пришел Дарвин со своей теорией эволюции и произошел сдвиг интереса от физики в сторону биологии.

В начале ХХ века был сделан целый ряд открытий, в корне изменивших видение мира современным естествознанием. Теория относительности А. Эйнштейна, опыты Резеворда с альфа-частицами, работы Нильса Бора, исследования в химии, биологии, психологии и других науках показали, что мир гораздо разнообразнее, сложнее, чем это представлялось механистической науке, и что сознание человека изначально включено в само наше восприятие действительности.

В новой картине мира исчезает жесткое различие между материей и пустым пространством, так как развитие атомной и субатомной физики разршило представление о твердой материи. Эьто значит, что когда мы выходим за рамки «зоны средних измерений», углубляемся на другие уровни существования материи, то обнаруживается, что элементарные частицы, из которых состоят атому - невещественны. Элементарные частицы являют собой сгустки поля. В квантовой физике один и тот же феномен может выступать и как частица, и как волна, частицы как бы непрестанно создаются из чистой энергии и возвращаются в собственно-энергетическое состояние. Это сплошная динамика, которая не позволяет говорить о фиксированном месте в пространстве и о массе покоя.

На субатомном уровне материя не столько существует, сколько «проявляет тенденцию к существованию», внутриатомные события выступают как неопределенные, случающиеся, спонтанно возникающие и могут быть описаны лишь на языке математических вероятностей. Таким образом, в области квантовых взаимодействий не может быть и речи о причинности, присущей ньютоновско-картезианскому отображению мира.

Квантовая механика - это физическая теория, устанавливающая способ описания и законы движения на микроуровне. Ее начало совпало с началом века. М. Планк в 1900 году предположил, что свет испускаетя неделимыми порциями энергии - квантами, и математически предствил это в виде формулы E=hv, где v - частота света, а h - универсальная постоянная, характеризующая меру дискретной порции энергии, которой обмениваются вещество и излучение. В атомную теорию вошли таким образом прервистые физические величины, которые могут изменяться только скачками.

Последующее изучение явлений микромира привело к результатам, которые резко расходились с общепринятыми в классической физике и даже теории относительности представляениями. Классическая физика видела свою цель в описании объектов, существующих в пространстве и в формулировке законов, управляющих их изменениями во времени. Но для таких явлений, как радиоактивный распад, дифпракция, испускание спектральных линий можно утверждать лишь, что имеется некоторая вероятность того, что индивидуальный объект таков и что он имеет такое-то свойство. В квантовой механике нет места для законов, управляющих изменениями индивидуального объекта во времени.

Принципиально новыми моментами в исследовании микромира стали:

каждая элементарная частица обладает как корпускулярными, так и волновыми свойствами;

вещество может переходить в излучение (аннигиляция частицы и античастицы дает фотон, т. е. квант света);

можно предсказать место и импульс элементарной частицы только с определенной вероятностью;

прибор, исследующий реальность, влияет на нее;

точное измерение возможно только при потоке частиц, но не одной частицы.

Одной из самых знаменных научных революций ХХ века стало открытие теории относительности и законов квантовой механики, положившей начало развитию неклассической (постклассической) физики.

Относительность в теории относительности означает, что все системы отсчета одинаковы и нет какой-либо одной, имеющей преимущества перед другими (относительно которой эфир был бы неподвижен).

Эйнштейн предложил отказаться от представления об абсолютности и неизменности свойств пространства и времени. Данный вывод противоречит здравому смыслу, но наука совсем не обязательно должна следовать здравому смыслу и неизменным формам чувственности. Главный критерий для нее - соответствие теории и эксперимента. Понятие относительности стало одним из основных в современном состоянии.

«Антронный принцип» означает: мир таков, каков есть, потому что это мы глядим на него, и всякое изменение в нас, в нашем взгляде, в нашем самочувствии и самосознании меняет картину мира. «Чисто объективное» ее описание - невозможно.

Главный результат современного естествознания, по Гейзенбергу, в том, что оно разрушило неподвижную систему понятий XIX века и усилило интерес к античной предшественнице науки - философской рациональности Аристотеля. «Одним из главных источников аристотелевского мышления явилось наблюдение эмбрионального развития - высокоорганизованного процесса, в котором взаимосвязанные, хотя и внешне независимые события происходят, как бы подчиняясь единому глобальному плану. Подобно развивающемуся зародышу, вся аристотелевская природа построена на конечных причинах. Цель всякого изменения, если оно сообразно природе вещей, состоит в том, чтобы реализовать в каждом организме идеал его рациональной сущности. В этой сущности, которая в применении к живому есть в одно и то же время его окончательная, формальная и действующая причина, - ключ к пониманию природы». Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. С. 83 - 84.

В современной естественнонаучной картине мира имеет место саморазвитие. В этой картине присутствует человек и его мысль. Она эволюционна и необратима. В ней естественнонаучное знание неразрывно связано с гуманитарным.

Современность

Классическая термодинамика XIX века изучала механическое действие теплоты, причем предметом ее исследований были закрытые системы, стремящиеся к состоянию равновесия. Термодинамика XX века изучает открытые системы в состояниях, далеких от равновесия. Это направление и получило название синергетики (от «синергия» - сотрудничество, совместное действие).

Синергетика сформулировала принцип самодвижения в неживой природе, создания более сложных систем из более простых. С синергетикой в физику проник эволюционный подход, и наука приходит к пониманию творения как создания нового. Синергетика ввела случайность на макроскопический уровень, подтвердив тем самым выводы механики для микроскопического уровня. Синергетика подтвердила вывод теории относительности о взаимопревращении вещества и энергии, как образовались все те макросистемы, в которых мы живем.

С точки зрения синергетики, энергия как бы застывает в виде кристаллов, превращаясь из кинетической в потенциальную. Вещество - это застывшая энергия. Энергия - понятие, характеризующее способность производить работу, но энергия сейчас может пониматься не только в смысле механической работы, но и как созидатель новых структур.

Энтропия - это форма выражения количества связанной энергии, которую имеет вещество. Энергия - творец, энтропия - мера творчества. Она характеризует результат.

Синергетика отвечает на вопрос, за счет чего происходит эволюция в природе. Везде, где создаются новые структуры, необходим приток энергии и обмен со средой (эволюция, как и жизнь, требует метаболизма). Если в эволюции небесных тел мы видим результат производства, то в синергетике изучается процесс творчества природы. Синергетика подтверждает вывод теории относительности: энергия творит более высокие уровни организации. Перефразируя Архимеда, можно сказать: «Дайте мне энергию, и я создам мир».

Применительно к живой природе эволюция принимается как образование более сложных видов из простых. Чарльз Дарвин (1809 - 1882) во время своего кругосветного путешествия на корабле «Бигль» собрал множество данных, свидетельствующих о том, что виды нельзя считать неизменными. После возвращения в Англию он изучал практику разведения голубей и других домашних животных, что натолкнуло на идею естественного отбора.

В 1778 году священник Т. Мальтус опубликовал «Трактат о народонаселении», в котором обрисовал, к чему привел бы рост населения, если бы он ничем не сдерживался. Дарвин перенес его рассуждения на природу и обратил внимание на то, что несмотря на высокий репродуктивный потенциал, численность популяций остается относительно постоянной. Дарвин предположил, что при интенсивной конкуренции внутри популяции любые изменения, благоприятные для выживания в данных условиях, повышают способность особей размножаться и оставлять потомство.

Другим основанием теории эволюции послужил принцип униформизма английского геолога Ч. Лайеля (1797 - 1875), в соответствии с которым медленные ничтожные изменения приводят к поразительным результатам, если происходят долго в одном направлении. Точно так же небольшие изменения на протяжении миллионов лет приводят к образованию новых видов.

Непосредственно натолкнуло Дарвина на мысль об эволюции органических форм обнаружение в одном и том же регионе - в Южной Америке - ископаемого и современного скелета ленивца, огромного в прошлом и маленького сейчас.

Теория эволюции сформулирована Дарвином в 1839 году. Наибольший вклад Дарвина в науку заключался не в том, что он доказал существование эволюции, а в том, что он объяснил, как она может происходить.

В 1859 году Дарвин опубликовал труд «Происхождение видов путем естественного отбора». Гипотеза Дарвина основана на трех наблюдениях и двух выводах:

Н. 1. Особи, входящие в состав популяции, обладают большим репродуктивным потенциалом.

Н. 2. Число особей в каждой данной популяции примерно постоянно.

В. 1. Многим особям не удается выжить и оставить потомство. В популяции происходит «борьба за существование».

Н. 3. Во всех популяциях существует изменчивость.

В. 2. В «борьбе за существование» те особи, признаки которых наилучшим образом приспособлены к условиям жизни, обладают «репродуктивным преимуществом» и производят больше потомков, чем менее приспособленные особи.

Вывод 2 содержит гипотезу о естественном отборе, который может служить механизмом эволюции.

Не столь важно, какая конкуренция имеет место - внутри- или межвидовая. Решающий фактор, определяющий выживание, - это приспособленность к среде. Любое, пусть самое незначительное физическое, физиологическое или поведенческое изменение, дающее одному организму преимущество перед другим, будет действовать в «борьбе за существование» как селективное преимущество. Благоприятные изменения будут передаваться следующим поколениям, а неблагоприятные - элиминироваться отбором, так как они невыгодны организму. Действуя таким образом, естественный отбор ведет к повышению «мощности» вида, а в филогенетическом плане - обеспечивает его выживание.

Данные в поддержку гипотезы Дарвина дают различные науки. Палеонтология, которая занимается изучением ископаемых остатков, подтверждает факт прогрессивного возрастания сложности организмов. В самых древних породах встречаются организмы немногих типов, имеющих простое строение. Постепенно разнообразие и сложность растут. Многие виды, появляющиеся на каком-либо стратиграфическом уровне, исчезают затем. Это истолковывают как возникновение и вымирание видов.

Теория эволюции знаменовала собой крупный прорыв в биологии, наряду с классификацией Линнея и клеточной теорией. Но вопросы и сомнения оставались. Всю жизнь Дарвина преследовал «кошмар Дженкина» - возражение следующего содержания: если среди поля красных маков появится белый, то после скрещивания он даст розовое потомство, а через 2 - 3 поколения исчезнет всякое воспоминание о белом цвете (ведь в природе нет «демона Максвелла»).

Лишь возникновение генетики дало возможность отвергнуть это возражение. Опровергнув концепцию Ламарка, генетика помогла дарвинизму, объяснив, что появившийся признак не может исчезнуть, так как наследственный аппарат сохраняет случайно возникшее в нем, подобно тому, как сохраняются опечатки в книгах при их воспроизводстве.

Генетика привела к новым представлениям об эволюции, получившим название неодарвинизма, который можно определить как теорию органической эволюции путем естественного отбора признаков, детерминированных генетически. Другое общепринятое название - синтетическая, или общая, теория эволюции. Механизм эволюции стал рассматриваться как состоящий из двух частей: случайне мутации на генетическом уровне и наследование наиболее удачных с точки зрения приспособления к окружающей среде мутаций, так как их носители выживают и оставляют потомство.

Мутация > появление нового признака > борьба за существование > естественный отбор.

В. Гейзенберг считает, что «теория Дарвина в ее сегодняшней форме содержит, собственно, два независимых утверждения. Согласно одному из них, в процессе воспроизведения испытываются все новые формы, которые в своем большинстве при данных внешних обстоятельствах снова исчезают как непригодные; сохраняются лишь немногие приспособленные. Во-вторых, предполагается, что новые формы возникают вследствие чисто случайных нарушений генной структуры».

Некоторые из событий, приводимых в качестве доказательства эволюционной гипотезы, воспроизводимы в лабораториях, однако это не значит, что они действительно имели место в прошлом, а свидетельствует об их возможности. На многие возражения до сих пор нет ответа. Поэтому концепцию Дарвина точнее все же относить к гипотезам, которые требуют дальнейшего подтверждения.

Критика дарвинизма велась со дня его возникновения.

Прежде всего со стороны церкви.

В соответствии с эволюционной теорией, считается, что человек произошел от обезьяны. Однако ряд разработчиков этой концепции в лице Геккеля, Гексли и Фохта сформулировали в 1863 году одно из затруднений, назвав его проблемой «недостающего звена», иными словами, морфологически определенной формы между нашими обезьяноподобными предками и современным человеком разумным. Спустя сто лет это недостающее звено так и не было найдено, что зафиксировано атеистически ориентированным философом, палеонтологом и антропологом Тейяром де Шарденом.

Одним не нравилось, что изменения, по Дарвину, могут идти во всех возможных направлениях и случайным образом. Концепция номогенеза утверждала, что изменения происходят не беспорядочно и случайно, а по законам форм. Русский ученый и революционер П. А. Кропоткин придерживался точки зрения, в соответствии с которой взаимопомощь является более важным фактором эволюции, чем борьба.

Эти возражения не могли поколебать общей теории эволюции вплоть до появления под влиянием экологических исследований концепции коэволюции, которая смогла объяснить возникновение полов и другие феномены. Как химическая эволюция - результат взаимодействия химических элементов, так по аналогии биологическая эволюция может рассматриваться как результат взаимодействия организмов. Случайно образовавшиеся более сложные формы увеличивают разнообразие и стало быть устойчивость экосистем. Удивительная согласованность всех видов жизни есть следствие коэволюции.

Концепция коэволюции хорошо объясняет эволюцию в системе «хищник - жертва» - постоянное совершенствование и того, и другого компонента системы. В системе «паразит - хозяин» естественный отбор должен вроде бы способствовать выживанию менее вирулентных (опасных для хозяина) паразитов и более резистентных (устойчивых к паразитам) хозяев. Постепенно паразит становится комменсалом, т. е. безопасным для хозяина, а затем они могут стать мутуалами - организмами, которые способствуют взаимному процветанию, как грибы и фотосинтезирующие бактерии, вместе образующие лишайники.

Но так происходит не всегда. Паразиты являются неизбежной, обязательной частью каждой экосистемы. Коэволюционная «гонка вооружений» способствует большему разнообразию экосистем. Паразиты препятствуют уничтожению хозяевами других видов.

Концепция коэволюции объясняет и факты альтруизма у животных: заботу о детях, устранение агрессивности путем демонстрации «умиротворяющих поз», повиновение вожакам, взаимопомощь в трудных ситуациях и т. п.

Так переходит переход от целесообразности на уровне организмов к целесообразности на уровне сообществ и жизни в целом - целесообразности в научном смысле слова, определяемой тем, что существуют не внешние по отношению к сообществам, а внутренние объективные недорганизменные механизмы эволюции.

С точки зрения концепции коэволюции естественный отбор, который играл у Дарвина главную роль, является не «автором», а скорее «редактором» эволюции. Кончено, в этой сложной области исследований науку ждет еще немало важных открытий.

Литература

Гейзенберг В. Физика и философия. Часть и целое. М., 1989.

Грин Н. и др. Биология. Т. 3. М., 1990.