 |
Неклассическая наука, ее особенности.
|
|
|
|
В конце ХIХ - начале XX в. считалось, что научная картина мира практически построена, и если и предстоит какая-либо работа исследователям, то это уточнение некоторых деталей. Но вдруг последовал целый ряд открытий, которые никак в нее не вписывались.
В 1896 г. французский физик А. Беккерель (1852-1908) открыл явление самопроизвольного излучения урановой соли, природа которого не была понята. В поисках элементов, испускающих подобные "беккерелевы лучи", Пьер Кюри (1859-1906) и Мария Склодовская-Кюри (1867-1934) в 1898 г. открывают полоний и радий, а само явление называют радиоактивностью. В 1897 г. английский физик Дж. Томсон (1856-1940) открывает составную часть атома - электрон, создает первую, но очень недолго просуществовавшую модель атома. В 1900 г. немецкий физик М. Планк (1858-1947) предложил новый (совершенно не отвечающий классическим представлениям) подход: рассматривать энергию электромагнитного излучения величину дискретную, которая может передаваться только отдельными, хотя и очень небольшими, порциями - квантами. На основе этой гениальной догадки ученый не только получил уравнение теплового излучения, но она легла в основу квантовой теории.
Английский физик Э. Резерфорд (1871-1937) экспериментально устанавливает, что атомы имеют ядро, в котором сосредоточена вся их масса, а в 1911 г. создает планетарную модель строения атома, согласно которой электроны движутся вокруг неподвижного ядра и в соответствии с законами классической электродинамики непрерывно излучают электромагнитную энергию. Но ему не удается объяснить, почему электроны, двигаясь вокруг, ядра по кольцевым орбитам и непрерывно испытывая ускорение, следовательно, излучая все время кинетическую энергию, не приближаются к ядру и не падают на его поверхность.
|
|
|
Датский физик Нильс Бор (1885-1962), исходя из модели Резерфорда и модифицируя ее, введя постулаты (постулаты Бора), утверждающие, что в атомах имеются стационарные орбиты, при движении по которым электроны не излучают энергии, ее излучение происходит только в тех случаях, когда электроны переходят с одной стационарной орбиты на другую, при этом происходит изменение энергии атома, создал квантовую модель атома. Она получила название модели Резерфорда-Бора. Это была последняя наглядная модель атома.
В 1924 г. французский физик Луи де Бройль (1892-1987) выдвинул идею о двойственной, корпускулярно-волновой природе не только электромагнитного излучения, но и других микрочастиц. В 1925 г. швейцарский физик-теоретик В. Паули (1900-1958) сформулировал принцип запрета: ни в атоме, ни в молекуле не может быть двух электронов, находящихся в одинаковом состоянии.
В 1926 г. австрийский физик-теоретик Э. Шредингер (1887-1961) вывел основное уравнение волновой механики, а в 1927 г. немецкий физик В. Гейзенберг (1901-1976) - принцип неопределенности, утверждавший: значения координат и импульсов микрочастиц не могут быть названы одновременно и с высокой степенью точности.
В 1929 г. английский физик П. Дирак (1902-1984) заложил основы квантовой электродинамики и квантовой теории гравитации, разработал релятивистскую теорию движения электрона, на основе которой предсказал (1931) существование позитрона - первой античастицы. Античастицами назвали частицы, подобные своему двойнику, но отличающиеся от него электрическим зарядом, магнитным моментом и др. В 1932 г. американский физик К. Андерсон (р. 1905) открыл позитрон в космических лучах.
В 1934 г. французские физики Ирен (1897-1956) и Фридерик Жолио-Кюри (1900-1958) открыли искусственную радиоактивность, а в 1932 г. английский физик Дж. Чедвик (1891- 1974) - нейтрон. Создание ускорителей заряженных частиц способствовало развитию ядерной физики, была выявлена неэлементарность элементарных частиц. Но поистине революционный переворот в физической картине мира совершил великий физик-теоретик А. Эйнштейн (1879-1955), создавший специальную (1905) и общую (1916) теорию относительности.
|
|
|
В механике Ньютона существуют две абсолютные величины - пространство и время. Пространство неизменно и не связано с материей. Время - абсолютно и никак не связано ни с пространством, ни с материей. Эйнштейн отвергает эти положения, считая, что пространство и время органически связаны с материей и между собой. Тем самым задачей теории относительности становится определение законов четырехмерного пространства, где четвертая координата - время. Эйнштейн, приступая к разработке своей теории, принял в качестве исходных два положения: скорость света в вакууме неизменна и одинакова во всех системах, движущихся прямолинейно и равномерно друг относительно друга, и для всех инерциальных систем все законы природы одинаковы, а понятие абсолютной скорости теряет значение, так как нет возможности ее обнаружить.
Кроме того, он построил математическую теорию броуновского движения, разработал квантовую концепцию света, а за открытие фотоэффекта в 1921 г. ему была присуждена Нобелевская премия, дал физическое истолкование геометрии Н. Н. Лобачевского (1792-1856).
Говоря об открытии специальной теории относительности, нельзя не вспомнить нидерландского физика А. Лоренца (1853-1928), который в 1892 г. вывел уравнение (получившее название "преобразования Лоренца"), дающее возможность установить, что при переходе от одной инерциальной системе к другой могут изменяться значения времени и размеры движущегося тела в направлении скорости движения. А крупнейший французский математик и физик Анри Пуанкаре (1854-1912), который и ввел название "преобразование Лоренца", первым начал пользоваться термином "принцип относительности", независимо от Эйнштейна развил математическую сторону этого принципа и практически одновременно с ним показал неразрывную связь между энергией и массой.
Если в классической науке универсальным способом задания объектов теории были операции абстракции и непосредственной генерализации наличного эмпирического материала, то в неклассической введение объектов осуществляется на пути математизации, которая выступает основным индикатором идей в науке, приводящих к созданию новых ее разделов и теорий. Математизация ведет к повышению уровня абстракции теоретического знания, что влечет за собой потерю наглядности.
|
|
|
Переход от классической науки к неклассической характеризует та революционная ситуация, которая заключается во вхождении субъекта познания в "тело" знания в качестве его необходимого компонента. Изменяется понимание предмета знания: им стала теперь не реальность "в чистом виде", как она фиксируется живым созерцанием, а некоторый ее срез, заданный через призму принятых теоретических и операционных средств и способов ее освоения субъектом. Поскольку о многих характеристиках объекта невозможно говорить без учета средств их выявления, постольку порождается специфический объект науки, за пределами которого нет смысла искать подлинный его прототип. Выявление относительности объекта к научно-исследовательской деятельности повлекло за собой то, что наука стала ориентироваться не на изучение вещей как неизменных, а на изучение тех условий, попадая в которые они ведут себя тем или иным образом,
Так как исследователь фиксирует только конкретные результаты взаимодействия объекта с прибором, то это порождает некоторый "разброс" в конечных результатах исследования. Отсюда вытекает правомерность и равноправность различных видов описания объекта, построение его теоретических конструктов.
Научный факт перестал быть проверяющим. Теперь он реализуется в пакете с иными внутритеоретическими способами апробации знаний: принцип соответствия, выявление внутреннего и когерентного совершенства теории. Факт свидетельствует, что теоретическое предположение оправдано для определенных условий и может быть реализовано в некоторых ситуациях. Принцип экспериментальной проверяемости наделяется чертами фундаментальности, т.е. имеет место не "интуитивная очевидность", а "уместная адаптированность".
|
|
|
Концепция монофакторного эксперимента заменилась полифакторной: отказ от изоляции предмета от окружающего воздействия якобы для "чистоты рассмотрения", признание зависимости определенности свойств предмета от динамичности и комплексности его функционирования в познавательной ситуации, динамизация представлений о сущности объекта - переход от исследования равновесных структурных организаций к анализу неравновесных, нестационарных структур, ведущих себя как открытые системы. Это ориентирует исследователя на изучение объекта как средоточия комплексных обратных связей, возникающих как результирующая действий различных агентов и контрагентов.
На основе достижений физики развивается химия, особенно в области строения вещества. Развитие квантовой механики позволило установить природу химической связи, под последней понимается взаимодействие атомов, обусловливающее их соединение в молекулы и кристаллы. Создаются такие химические дисциплины, как физикохимия, стереохимия, химия комплексных соединений, начинается разработка методов органического синтеза.
В области биологии русским физиологом растений и микробиологом Д. И. Ивановским (1864-1920) был открыт вирус и положено начало вирусологии. Получает дальнейшее развитие генетика, в основе которой лежат законы Менделя и хромосомная теория наследственности американского биолога Т. Ханта (1866-1945). Хромосомы - структурные элементы ядра клетки, содержащие дезоксирибонуклеиновую кислоту (ДНК), которая является носителем наследственной информации организма. При делении ДНК точно воспроизводится, обеспечивая передачу наследственных признаков от поколения к поколению. Американский биохимик Дж. Уотсон (р. 1928) и английский биофизик Ф. Крик (р. 1916) в 1953 г. создали модель структуры ДНК, что положило начало молекулярной генетике. Датским биологом В. Йогансоном (1857-1927) было введено понятие "ген" - единица наследственного материала, отвечающая за передачу некоторого наследуемого признака.
Важнейшим событием развития генетики было открытие мутаций - внезапно возникающих изменений в наследственной системе организмов. Хотя явление мутаций было известно уже давно: в 1925 г. отечественный микробиолог Г. А. Натсон (1867- 1940) установил действие радиоизлучения на наследственную изменчивость у грибов, в 1927 г. американский генетик Г Д. Меллер (1890-1967) обнаружил мутагенное действие рентгеновских лучей на дрозофил. Систематическое изучение мутаций было предпринято голландским ученым Хуго де Фризом (1842-1935), установившим, что индуцированные мутации могут возникать в результате радиоактивного облучения организмов или под воздействием некоторых химических веществ.
|
|
|
В результате развития генетики в этот период было выяснено, что изменчивость растительного или животного организма может быть достигнуто двумя способами: либо непосредственным воздействием внешней среды без изменения наследственного аппарата организма, либо стимулированием мутаций, приводящих к изменениям наследственного аппарата (генов, хромосом).
Не менее значительные достижения были отмечены в области астрономии. Напомним, что под Вселенной (Метагалактикой) понимается доступная наблюдению и исследованию часть мира. Здесь существуют большие скопления (100- 200 млрд) звезд - галактики, в одну из которых - Млечный Путь - входит Солнечная система. Наша Галактика состоит из 150 млрд звезд (светящихся плазменных шаров), среди которых Солнце, галактические туманности, космические лучи, магнитные поля, излучения. Солнечная система находится далеко от ядра Галактики, на ее периферии, на расстоянии около 30 световых лет. Возраст Солнечной системы около 5 млрд лет. На основании "эффекта Доплера" (австрийский физик и астроном) было установлено, что Вселенная расширяется с очень высокой скоростью.
В 1922 г. отечественный математик и геофизик А. А. Фридман (1888-1925) нашел решение уравнений общей теории относительности для замкнутой нестационарной расширяющейся Вселенной, ставшее математическим фундаментом большинства современных космогонических теорий.
Астрономы и астрофизики пришли к выводу, что Вселенная находится в состоянии непрерывной эволюции. Звезды, которые образуются из газово-пылевой межзвездной среды, в основном из водорода и гелия, под действием сил гравитации различаются по "возрасту". Причем образование новых звезд происходит и сейчас.
Сжимаясь под действием гравитационных сил, звезда нагревается, внутри нее растет давление. При достижении определенней критической температуры начинается термоядерная реакция, сопровождающаяся выделением огромного количества тепла. На следующей стадии под действием гравитационных сил наступает момент равновесия. В этом состоянии звезда может существовать довольно долго. Так, например, Солнце будет находиться в этом состоянии 13 млрд лет, около 5 из них уже прошло. Но потом наступает момент, когда водород, находящийся в центре звезды, где происходит термоядерная реакция, будет израсходован. Температура внутри звезды будет уменьшаться, будет снижаться давление и иссякнут возможности сопротивляться гравитации. Ядро звезды, состоящее теперь уже только из гелия, начинает сжиматься, образуя плотную, горячую область. Теперь термоядерная реакция будет протекать на периферии звезды, где еще сохранился водород. В это время размер звезды и ее светимость увеличиваются. В результате она превращается в красного гиганта. Температура гелиевого ядра возрастает, и начинается новая ядерная реакция превращения гелия в углерод.
В зависимости массы звезды от массы Солнца после всего этого цикла она превращается либо в белого карлика - заключительный этап эволюции звезд, либо наступает гравитационный коллапс - вспышка сверхновой звезды, либо образуется черная дыра - сфера, из которой не могут выйти ни частицы, ни какое-либо излучение ввиду того, что очень велико поле тяготения внутри нее.
В 1963 г. открыты квазары - астрономические тела, находящиеся вне пределов Галактики. В 1965 г. американские астрономы А. Пензиас (р. 1933) и Р. Вильсон (р. 1936) обнаружили фоновое радиоизлучение. Как метко назвал его известный астроном и астрофизик И. С. Шкловский (1916-1985) - реликтовое излучение, не возникающее во Вселенной в настоящее время. Расширение Вселенной и реликтовое излучение являются вполне убедительными доводами в пользу стандартной модели происхождения Вселенной, или теории "большого взрыва". В 1967 г. были открыты пульсары - космические тела, являющиеся источниками радиоизлучения.
В 1903 г. русским ученым, большую часть своей жизни проработавшим учителем физики и математики, К. Э. Циолковским (1857-1935) в работе "Исследование мировых пространств реактивные приборами" были заложены начала теории космических полетов. В ней сформулированы основные принципы баллистики ракет, предложена схема жидкостного реактивного двигателя, а также принцип конструирования ракет - идеи, которые несколько позднее были востребованы и творчески освоены последователями Циолковского. Создается наука, нацеленная на изучение и освоение космического пространства - космонавтика. Ознаменовался этот период развития науки созданием кибернетики - науки об управлении, связи и переработке информации, теории систем. Интенсивное развитие промышленного производства, космических исследований стимулирует дальнейшее совершенствование технических наук.
Характерное для классического этапа стремление к абсолютизации методов естествознания, выразившееся в попытках применения их в социально-гуманитарном познании, все больше и больше выявляло свою ограниченность и односторонность. Наметилась тенденция формирования новой исследовательской парадигмы, в основании которой лежит представление об особом статусе социально-гуманитарных наук.
|
|
|
