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.)

v Развитие учения о составе химических соединений на основе концепции атомно-молекулярного строения вещества. Научные основы химического атомизма: Дж. Дальтон (1766 – 1884), Й. Берцелиус (1779 – 1840), Ж. Пруст (1754 – 1826), А. Авогадро (1776 – 1856) и др. v Концептуальная программа взаимодействия природных катастроф и геологического эволюционизма: Ж. Кювье (1769 – 1832), Ч. Лайель (1797 – 1875). v Концептуальная научная программа биологической эволюции особей (организмов) и их видов: Ч. Дарвин (1809 – 1882), Ж. Ламарк (1744 – 1829). v Становление парадигмы эволюции Ч. Дарвина. v Становление структурной химии: Й. Берцелиус, Ш. Жерар (1816 – 1856), Ф. Кекуле (1829 – 1896), А.М. Бутлеров (1828 – 1886), Я. Вант-Гофф (1859 – 1911). v Концепция клеточного строения организмов и растений: М. Шлейден (1804 – 1881), Т. Шванн (1810 – 1882). v Концептуальная научная программа равновесной термодинамики. Принцип возрастания энтропии как эволюционная необратимость времени: Ю.Р. Майер (1814 – 1878), Д. Джоуль (1818 – 1889), Г. Гельмгольц (1822 – 1894), Н. Карно (1796 – 1832), Р. Клаузиус (1822 – 1888), У. Томсон (Кельвин) (1824 – 1907), Л. Больцман (1844 – 1906). v Периодический закон химических элементов: Д.И. Менделеев (1834 – 1907).