Концепции современного естествознания. Популярное учебное пособие

Концепции современного естествознания. Популярное учебное пособие
Дмитрий Алексеевич Гусев

Что такое наука? Когда и где она появилась? Какую роль она играет в жизни человека и общества? Почему под наукой в первую очередь подразумевается естествознание? Как происходит научное познание? Есть ли у науки границы? Что представляют собой научные революции и научные картины мира? Что такое макромир, микромир и мегамир? Каковы основные научные представления современного человека о происхождении и устройстве вселенной? Что такое глобальные проблемы современного мира? Обо всем этом вы узнаете, прочитав книгу, которую держите в руках. Автор – доктор философских наук, профессор кафедры философии Московского педагогического государственного университета, много лет преподающий курс концепций современного естествознания, постарался сделать предлагаемый вашему вниманию материал простым и ясным, а по возможности – интересным и увлекательным.

Книга адресована студентам, преподавателям – в качестве обмена педагогическим опытом – и всем, интересующимся естественными науками. Материалы книги с неизменным успехом используются автором в многолетней преподавательской практике.

Дмитрий Алексеевич Гусев

Концепции современного естествознания. Популярное учебное пособие

© Д. А. Гусев, 2015

© Издательство «Прометей», 2015

Введение

Каждый человек живет в какую-либо историческую эпоху. Это может быть период Древнего мира или Средних веков, или Нового времени и т. д. Понятно, что любая человеческая жизнь в значительной степени зависит от своей эпохи. Вообразим, что мы с вами живем не на рубеже 20 и 21 вв., а, например, на рубеже 10 и 11 вв. или на рубеже 5–4 вв. до н. э. Такой ли будет тогда наша жизнь, как сейчас? Конечно же, она будет совершенно иной – в зависимости от того времени, в котором мы окажемся. А всякая эпоха отличается какими-либо характерными чертами или особенностями. Например, Средние века – это период безраздельного идейного господства религии и церкви во всех областях жизни человека и общества; и случись нам жить примерно в 12–13 вв. – время расцвета Средневековья, – все мы, наверное, нисколько не сомневались бы в существовании Бога, сотворении мира и зависимости каждой человеческой жизни от божественного промысла…

Случайно или нет, но нам выпало жить на рубеже 20 и 21 вв. новой эры. Эту эпоху мы называем Новейшим временем или современностью. Каковы ее главные отличительные черты? Наверное, никто не будет спорить с тем, что в современную эпоху господствующие позиции в духовной культуре человечества занимает наука. Ее прогресс в последнее столетие поражает воображение, а достижения кажутся фантастическими. Если бы мы сказали европейцу, живущему в 13 в., что можно, не выходя из дома, видеть происходящее на другом конце земли или летать по небу в сотни раз выше и быстрее самых высоких и сильных птиц, или ходить по поверхности Луны, он сказал бы нам, что ничего подобного никогда и нигде не может быть. Для нас же все эти вещи настолько привычны и просты, так прочно вошли в нашу повседневную жизнь, что ничего необычайного и чудесного мы в них не видим.

Где бы ни находился современный человек и куда бы ни смотрел – повсюду его окружают достижения науки и базирующейся на ней техники: звонящие телефоны и показывающие телевизоры, мчащиеся поезда и летящие самолеты, космические корабли и думающие машины… Наше столетие по праву можно назвать веком науки или сциентистской эпохой (от лат. scientia – наука).

Наука играет огромную роль в жизни современного человека, и он волей-неволей слишком причастен к ней. Даже если он принципиально не будет нигде и ничему учиться, даже если специально не прочитает за свою жизнь ни одной страницы, нарочно оставаясь невеждой, он все равно будет знать в сотни раз больше, чем его далекие предки из первобытности, Древнего мира или Средних веков. Ему все равно будет хорошо известно, в отличие от них, почему меняются день и ночь, зима и лето, отчего идет дождь, сверкает молния и гремит гром; ему не придет в голову приписывать Солнцу, Луне и звездам свойства живых существ и т. д. и т. п. Даже если ему ненавистен прогресс науки и техники, он все равно никуда не может от него деться, ведь для этого ему надо было родиться в другое время, – на несколько столетий или тысячелетий раньше. Но времена, как известно, не выбирают и поэтому невозможно не считаться с той эпохой, в которую живешь. А поскольку облик современного мира во многом определяет наука, то невозможно не считаться и с ней. Напротив, надо пытаться ее понять: чем она занимается, чем отличается от других форм духовной культуры, как устроена, каким образом развивается, каковы ее цели и задачи, возможности, перспективы и границы, какие достижения и победы, проблемы и поражения человечества с ней связаны, какую роль она играет и будет играть в жизни человека и общества. Такой общий взгляд на науку (имеется ввиду прежде всего, конечно же, естествознание) и ее современное теоретическое и практическое состояние является содержанием этих лекций. Другой важной частью этого курса являются сами современные научные представления о природе в целом, или общий современный научный взгляд на окружающий нас естественный мир. Понятно, что не только тысячу или две тысячи лет назад, но даже всего 100–150 лет назад научные представления человека о природе были далеко не такими, какие они сейчас. Курс концепций современного естествознания знакомит нас именно с современными научными представлениями о природе, с теми представлениями, которые характерны для нескольких последних десятилетий человеческой истории. Можно также сказать, что концепции современного естествознания – это современная единая научная картина мира, которая значительно отличается от научных картин мира прошлых эпох. С этой картиной мира и предстоит познакомиться тем, кто собирается изучать эту дисциплину.

Тема 1

Наука в духовной культуре общества

1. Когда и где появилась наука

2. Особенности и критерии науки

3. Структура научного познания

1. Когда и где появилась наука?

Все, что нас окружает, можно мысленно разделить на две большие сферы: все, не созданное человеком (естественное) и все, им созданное (искусственное). Первую сферу мы, как правило, называем природой, а вторую – культурой.

Как известно, культура, в свою очередь, также делится на две большие группы – материальную и духовную. Последняя существует в различных видах, или формах, из которых основными являются наука, религия, искусство и философия. Эти формы духовной культуры сходны между собой в том, что с помощью них человек пытается ответить на бесчисленные вопросы, которые он, будучи существом разумным (Homo Sapiens), со времени появления на земле не устает себе задавать; а различие между ними заключается в том, что они исследуют различные объекты и используют разные методы.

Так, предметом науки является, как правило, естественный (природный, физический) мир, осваивая который, она стремится к высокой степени точности своих знаний, полагает необходимым все доказывать, а также – экспериментировать, все глубже проникая в тайны природы, и извлекать из этого самую практическую пользу, увеличивая техническую мощь человека.

Предметом религии, наоборот, является сверхъестественный (потусторонний, божественный) мир, который, с ее точки зрения, реально существует и определяет все земные события. Понятно, что в этом мире, в отличие от естественного, ничего не поддается эксперименту, а значит невозможно ни доказать, ни опровергнуть его существование. А что же тогда возможно? Только бездоказательная вера: произвольно, свободно, в силу одного только нашего желания верить в реальность Бога, бессмертной души и вечной жизни. Итак, религия в отличие от науки обращена не на естественный, а на сверхъестественный мир и базируется не на доказательстве, а на вере.

Предметом искусства является внутренний, эмоциональный мир человека. В отличие от науки искусство не стремится что-либо доказывать, а в отличие от религии не призывает во что-либо безусловно верить; оно базируется на выражении и передаче через художественные образы человеческих чувств, настроений, переживаний.

Философия в отличие от науки, религии и искусства не ограничивается какой-либо одной сферой реальности и пытается охватить и естественный, и сверхъестественный и внутренний, эмоциональный мир человека. При этом в качестве средств освоения этих миров она признает и доказательное знание, и бездоказательную веру, и эстетическое чувство, отличаясь, как видим, от других форм духовной культуры более широким масштабом.

Вернемся к науке, которой посвящены данные лекции. Как уже было сказано, наука – это одна из форм духовной культуры, которая направлена на изучение естественного мира и базируется на доказательстве. Такое определение, несомненно, вызовет некоторое недоумение: если наука представляет собой форму духовной культуры, направленную на освоение естественного, или природного мира, тогда получается, что гуманитарные науки не могут быть науками, ведь природа не является объектом их изучения. Остановимся на этом вопросе подробнее.

Всем известно, что науки делятся на естественные (или естествознание) и гуманитарные (также часто называемые социально-гуманитарными). Предметом естественных наук является природа, исследуемая астрономией, физикой, химией, биологией и другими дисциплинами; а предметом гуманитарных – человек и общество, изучаемые психологией, социологией, культурологией, историей и т. д.

Обратим внимание на то, что естественные науки, в отличие от гуманитарных часто называют точными. И действительно, гуманитарным наукам не хватает той степени точности и строгости, которая характерна для естественных. Даже на интуитивном уровне под наукой подразумевается в первую очередь естествознание. Когда звучит слово «наука», то прежде всего на ум приходят мысли о физике, химии и биологии, а не о социологии, культурологии и истории. Точно так же, когда звучит слово «ученый», то перед мысленным взором сначала встает образ физика, химика или биолога, а не социолога, культуролога или историка.

Кроме того, по своим достижениям естественные науки намного превосходят гуманитарные. За свою историю естествознание и базирующаяся на ней техника добились поистине фантастических результатов: от примитивных орудий труда до космических полетов и создания искусственного интеллекта. Успехи же гуманитарных наук, мягко говоря, намного скромнее. Вопросы, связанные с постижением человека и общества, по крупному счету, до настоящего времени остаются без ответов. Мы знаем о природе в тысячи раз больше, чем о самих себе. Если бы человек знал о себе столько же, сколько он знает о природе, люди, наверное, уже добились бы всеобщего счастья и процветания. Однако, все обстоит совсем иначе. Давным-давно человек вполне осознал, что нельзя убивать, воровать, лгать и т. п., что надо жить по закону взаимопомощи, а не взаимопоедания. Тем не менее, вся история человечества, начиная с египетских фараонов и заканчивая нынешними президентами, – это история бедствий и преступлений, которая говорит о том, что человек почему-то не может жить так, как он считает нужным и правильным, не может сделать себя и общество такими, какими они должны быть по его представлениям. Все это – свидетельство в пользу того, что человек почти нисколько не продвинулся в познании самого себя, общества и истории… Вот почему под понятиями наука, научное познание, научные достижения и т. п., как правило, подразумевается все, связанное с естествознанием. Поэтому, говоря далее о науке и научном познании будем иметь ввиду естественные науки.

Вышеобрисованные различия между естественными и гуманитарными науками обусловлены, конечно же, тем, что те и другие направлены на различные, несопоставимые друг с другом объекты и используют совершенно разные методы. Человек, общество, история, культура представляют собой неизмеримо более сложные для изучения объекты, чем окружающая нас неживая и живая природа. Естествознание широко и повсеместно пользуется экспериментальными методами, постоянно на них опирается. В области же гуманитарных исследований эксперимент является скорее исключением, чем правилом. В силу всего этого гуманитарные науки невозможно построить по образу и подобию естественных, равно как и нельзя обвинять их в недостаточной точности, строгости и малой, по сравнению с естествознанием, результативности. Ведь это, образно говоря, равносильно упреку, адресованному ручейку, в том, что он не водопад… Тем не менее наукой в полном смысле слова обычно считается естествознание.

Существует несколько точек зрения на время возникновения науки. Согласно одной из них она появилась еще в эпоху каменного века, около 2 млн. лет назад, – как первый опыт по изготовлению орудий труда. Ведь для создания даже примитивных орудий требуется некоторое знание о различных природных объектах, которое практически используется, накапливается, совершенствуется и передается из поколения в поколение.

Согласно другой точке зрения наука появилась только в эпоху Нового времени, в 16–17 вв., когда начали широко применяться экспериментальные методы, и естествознание заговорило на языке математики; когда увидели свет работы Г. Галилея, И. Кеплера, И. Ньютона, X. Гюйгенса и других ученых. Кроме того, к этой эпохе относится и возникновение первых общественных научных организаций – Лондонского Королевского общества и Парижской академии наук.

Наиболее распространенной точкой зрения на время появления науки является та, по которой она зародилась приблизительно в 5 в. до н. э. в Древней Греции, когда мышление начало становиться все более критическим, т. е. стремилось в большей степени опереться на принципы и законы логики, а не на мифологические предания и традиции. Чаще всего можно встретить утверждение о том, что колыбель науки – Древняя Греция, а ее родоначальники – греки. Однако мы хорошо знаем, что и задолго до греков их восточные соседи (египтяне, вавилоняне, ассирийцы, персы и другие) накопили немало фактических знаний и технических решений. Разве смогли бы египтяне построить свои прославленные пирамиды, если бы не умели взвешивать, измерять, вычислять, рассчитывать и т. д., т. е. если бы не были знакомы с наукой? И все же ее родоначальниками считаются греки, потому что они первыми обратили внимание не только на окружающий мир, но и на сам процесс его познания, на мышление. Не случайно наука о формах и законах правильного мышления – логика Аристотеля – появилась именно в Древней Греции. Греки навели порядок в хаосе накопленных их восточными соседями знаний, решений, рецептов, придали им систематичность, упорядоченность и согласованность. Говоря иначе, они стали заниматься наукой не только практически, но и, в большей степени, теоретически. Что это значит?

Египтяне, например, не были чужды науке, но занимались ей практически, т. е. измеряли, взвешивали, вычисляли и т. п. тогда, когда необходимо было что-либо соорудить, или построить (плотины, каналы, пирамиды и т. п.). Греки же, в отличие от них, могли измерять, взвешивать и вычислять ради самого измерения, взвешивания и вычисления, т. е. безо всякой практической нужды. Это и означает заниматься наукой теоретически. Причем практический и теоретический уровни отстоят друг от друга слишком далеко. Для иллюстрации этой мысли приведем пример-аналогию.

Каждый из нас практически начал пользоваться родным языком примерно в 2–3 года своей жизни, а теоретически мы стали его осваивать только со школьного возраста, занимаясь этим приблизительно 10 лет, и, все равно, в большинстве своем, так и не освоили до конца… Мы практически владеем родным языком и в 3 года и в 30 лет, но насколько разным является его использование в том и в другом возрасте. В 3 года мы владеем родным языком, не имея ни малейшего понятия не только о склонениях и спряжениях, но также – о словах и буквах, и даже о том, что язык этот русский, и что мы на нем говорим. В более старшем возрасте мы по-прежнему практически пользуемся родным языком, но уже – не только благодаря интуитивному знакомству с ним, но и, в большей степени, на основе его теоретического освоения, что позволяет нам использовать его намного более эффективно.

Возвращаясь к вопросу о родине науки и времени ее возникновения, отметим, что переход от ее интуитивно-практического состояния к теоретическому, который осуществили древние греки, был настоящей интеллектуальной революцией и поэтому может считаться отправной точкой ее развития. Также обратим внимание на то, что первый образец научной теории – геометрия Евклида – появилась, как и логика Аристотеля, в Древней Греции. Евклидова геометрия, которой 2,5 тысячи лет, до сих пор не устаревает именно потому, что представляет собой безупречное теоретическое построение: из небольшого количества простых исходных утверждений (аксиом и постулатов), принимаемых без доказательства в силу их очевидности, выводится все многообразие геометрического знания. Если все признают исходные основания, то и логически вытекающие из них следствия (т. е. теория в целом) тоже воспринимаются как общезначимые и общеобязательные. Они уже представляют собой мир подлинного знания, а не просто мнений – разрозненных, субъективных и спорных. Этот мир обладает такой же неотвратимостью и непререкаемостью, как ежедневный восход солнца. Конечно, теперь мы знаем, что и очевидные основания геометрии Евклида возможно оспаривать, однако в пределах истинности своих оснований-аксиом, она по-прежнему несокрушима.

Итак, по наиболее распространенному утверждению наука появилась задолго до нашей эры в Древней Греции. В этот период и последующую за ним эпоху Средних веков она развивалась крайне медленно. Бурный рост науки начался приблизительно 400–300 лет назад, в период Возрождения, и, особенно, Нового времени. Все основные научные достижения, с которыми имеет дело современный человек, приходятся на несколько последних столетий. Однако успехи науки в период Нового времени все же являются весьма скромными по сравнению с теми высотами, на которые она поднялась в 20 веке. Мы уже говорили о том, что если бы можно было каким-нибудь чудом переместить средневекового европейца в нынешнюю эпоху, он не поверил бы своим глазам и ушам, счел бы все, что видит, наваждением, или сном. Достижения науки и базирующейся на ней техники (которая представляет собой прямое практическое следствие научных разработок) на рубеже веков являются действительно фантастическими и поражают воображение. Мы привыкли не удивляться им именно потому, что слишком тесно и часто с ними соприкасаемся. Для того, чтобы по достоинству оценить последние, надо мысленно перенестись всего на 400–500 лет назад, когда не было не только компьютеров и космических кораблей, но даже примитивных паровых машин и электрического освещения…

Наука 20 в. характеризуется не только небывалыми результатами, но еще и тем, что ныне она превратилась в мощную общественную силу и во многом определяет облик современного мира. Сегодняшняя наука охватывает огромную область знаний – около 15 тыс. дисциплин, которые в различной степени отдалены друг от друга. В 20 в. научная информация за 10–15 лет удваивается. Если в 1900 г. выходило около 10 тыс. научных журналов, то в настоящее время – несколько сотен тысяч. Более 90 % всех важнейших достижений научно-технического уровня приходится на 20 век. 90 % всех ученых, когда-либо живших на земле, – наши современники. Число ученых по профессии в мире к концу 20 в. достигло свыше 5 млн. человек.

Сегодня можно утверждать, что наука коренным образом изменила жизнь человечества и окружающей его природы. Однако вопрос о том – в лучшую или худшую сторону, является остро дискуссионным. Одни безоговорочно приветствуют успехи науки и техники, другие считают научно-технический прогресс источником многих несчастий, обрушившихся на человека в последние сто лет. Правоту тех или других покажет будущее. Мы же только отметим, что достижения науки и техники – это «палка о двух концах». С одной стороны они многократно усиливают современного человека по сравнению с людьми прошлых столетий, но с другой стороны так же многократно ослабляют его: современный человек, лишенный привычных ему технических благ, мягко говоря, намного уступает по силам и возможностям (как физическим, так и духовным) своим отдаленным и недавним предшественникам из предыдущего столетия, эпохи Нового времени, Средних веков или Древнего мира.

Проверьте себя

1. Каковы основные формы духовной культуры? В чем они сходны между собой и чем отличаются друг от друга?

2. Что такое наука? Какое возражение может вызвать ее определение как формы духовной культуры, направленной на изучение естественного, или природного мира?

3. Каковы различия между естественными и гуманитарными науками? Почему под наукой в первую очередь обычно подразумевается естествознание? Почему гуманитарным наукам не хватает той степени точности и строгости, которая характерна для естественных?

4. Каковы основные точки зрения на время возникновения науки? Какая из них является наиболее распространенной?

5. Почему родоначальниками науки обычно считаются древние греки, несмотря на то, что их восточные соседи (египтяне, вавилоняне и другие) задолго до них накопили немало научных знаний, решений, рецептов и т. п.? Чем отличается интуитивно-практическое состояние науки от теоретического? Что явилось первым в истории образцом научной теории?

6. Как развивалась наука в эпоху Древнего мира и Средних веков? Когда начался ее бурный рост? Чем характеризуется наука 20 в.? Как вы думаете, в лучшую или худшую сторону изменил научно-технический прогресс жизнь человечества и окружающей его природы?

2. Особенности и критерии науки

Наука как самостоятельная форма духовной культуры характеризуется рядом специфических черт, отличающих ее от других форм духовной культуры. Перечислим наиболее важные особенности науки.

1. Наука изучает только то, что есть, т. е. уже существует, присутствует, наличествует само по себе и независимо от нас. Ее не интересует, почему (в конечном итоге, в смысле первопричины) это есть, что могло бы быть, что должно (в силу наших представлений и желаний) быть и, особенно, – хорошо или плохо то, что есть. Например, если мы спросим физика, что такое закон всемирного тяготения, он, конечно же, без труда ответит на этот вопрос. Однако если мы спросим его, почему существует закон всемирного тяготения, откуда он взялся, что могло бы быть вместо него, хорошо или плохо существование такого закона, и что-нибудь еще в этом роде, то он скажет, что эти вопросы не являются научными, т. е. находятся вне компетенции науки, вне поля ее деятельности и сферы ее интересов. Неверным было бы утверждение о том, что наука не может ответить на данные вопросы, ведь если кто-то не может ответить на некий вопрос, это значит прежде всего, что он этим вопросом задается, интересуется, стремится найти на него ответ. Наука же принципиально не отвечает на подобного рода вопросы, не задается, не интересуется ими, или игнорирует их. Они находятся в ведении философии или религии, но не науки. Здесь могут сказать, что она сама себя ограничивает, преднамеренно сужая поле своей деятельности. Это действительно так. Наука не претендует на всеохватность и не стремится обрести абсолютную истину, ответив на все возможные вопросы. Но во многом благодаря этому сознательному самоограничению она с успехом решает те проблемы, которые перед собой ставит и добивается больших результатов на том поприще, которое она выбирает.

2. Наука базируется, как уже говорилось, на доказательстве, т. е. для нее имеет смысл только то, что можно подтвердить или опровергнуть. Если же некие положения (утверждения) невозможно ни подтвердить, ни опровергнуть, то они не имеют для науки никакого интереса, она ими не занимается. Обратим внимание на то, что и подтвердить, и опровергнуть означает доказать. Довольно часто термины «доказательство» и «подтверждение» воспринимаются как синонимы, что неверно. Подтверждение – это разновидность доказательства. Другой его разновидностью является опровержение. Подтвердить – это значит доказать истинность какого-либо тезиса, утверждения, положения, а опровергнуть – доказать его ложность. Опираясь на доказательство, научное знание характеризуется логической выводимостью одних положений из других, а также – систематичностью, упорядоченностью и согласованностью.

3. Наука стремится к большой степени точности и объективности своих утверждений, т. е. их общеобязательности и общепризнанности. Она стремится минимизировать субъективный элемент в своих построениях, добиться того, чтобы ее выводы и результаты были одинаково убедительными для всех людей, независимо от их личных особенностей, желаний, пристрастий и предпочтений (т. е. всего субъективного).