Раздел ii. современные философские проблемы естествознания
Тема № 2.1Становление методологии и уровней естественнонаучного познания
2.1.1. Естествознание в системе науки. Уровни естественнонаучного познания
Естествознание как раздел науки, основанный на воспроизводимой эмпирической проверке гипотез и создании теорий или эмпирических обобщений, описывающих природные явления. Предмет естествознания. Отличие естествознания от технических наук и математики. Вклад классической механики И. Ньютона, А. Лавуазье, Г.Лейбницем в развитии количественных измерений в науке. А. Пуанкаре о конвенциональности законов природы. Эмпирический и теоретический уровни естественнонаучного познания. Структура научного познания.
Научный факт, обобщение, гипотеза, теория. Особенности естественнонаучного знания: истинность, систематизированность, верифицируемость, проверяемость, и т.д. Элементы научного знания: факты, закономерности, теории, научные картины мира. Способы обоснования полученного эмпирического знания. Научный стиль рациональности, систематичность и обоснованность научной деятельности.
Объединенные специфическими методами исследования, естественные науки образуют иерархическую (греч. hieros -священный и arche – власть, расположение элементов в порядке от низшего к высшему, последовательность усложняющихся структур) систему. Впервые это подметил еще французский физик А.Ампер, создавший в начале XIX века первую классификацию естественных наук, которая уже тогда включала около 200 наименований.
Иерархию естественных наук можно представить в виде упрощенной схемы. На первой ступени иерархической лестницы естествознания находится физика, как наука, изучающая наиболее «просто» устроенные системы, наиболее общие свойства материи, простейшие формы ее движения и взаимодействия. Все процессы и явления, протекающие в социоприродной среде, развиваются не вопреки, а сообразно фундаментальным законам и принципам, которые открыла и изучает физика. Ни одна химическая реакция, биологический или социальный процесс не могут протекать вопреки этим законам. Поэтому физика и является основанием всего естествознания, да и само слово «Physis» -означает «природа».
Систематика естественных наук. Астрономия – наука о строении, развитии и движении космических тел, образуемых ими систем и Вселенной в целом. Она, как и физика, изучает наиболее «простые» тела природы. В этом плане она близка физике и широко использует ее достижения для изучения процессов, протекающих в мегамире.
Физика и химия глубоко взаимосвязанные разделы естествознания и имеют общее поле деятельности. Такие объекты микромира как атомы и молекулы изучаются и той, и другой наукой. Но как справедливо отметил лауреат Нобелевской премии по химии Н.Н.Семенов, «...химический процесс есть то основное явление, которое отличает химию от физики и делает первую более сложной наукой». Процессы превращения веществ сопровождаются изменением их состава или строения. Почему одни вещества растворяются в том или ином растворителе, а другие нет, почему одни вещества взаимодействуют между собой, а другие нет? – Все зависит от их электронной структуры и строения и предопределяется фундаментальными законами природы. Однако химические превращения нельзя редуцировать (лат. reductio – приведение обратно) к чисто физическим взаимодействиям – механическим или электромагнитным, так как у химического процесса имеются свои, присущие только ему, специфические особенности, несводимые к другим формам движения материи.Еще на более высокой ступени иерархической лестницы находится биология – комплекс наук, исследующих живую природу от доклеточного уровня до биосферы. Она изучает еще более сложные объекты и явления. Питание, дыхание, самовоспроизведение, раздражимость, способность к адаптации, опережающее отражение – свойства, принципиально отличающие их от физических и химических объектов. Имея физико-химическую основу, биологические процессы все же не могут быть описаны только с точки зрения законов физики и химии. Для этого используются характерные только для этой области законы (законы наследования видовых признаков, естественного отбора и т.д.).
Можно отметить и так называемые пограничные науки, которые возникли на стыках естествознания, обществознания и человекознания, например, география, психология, антропология, медицина и др. География изучает процессы и явления, протекающие в геосфере, одним из элементов которой является социум. Физическая география, изучающая природные процессы, относится к естественным наукам; экономическая, изучающая размещение территориально-производственных комплексов и их взаимодействие – к гуманитарным. Аналогичная ситуация и с психологией – наукой о психике человека. Психология изучает личность, ее познавательные способности, эмоционально-чувственную сферу, поведение. И в этом плане она выступает как наука гуманитарная. Но характер поведения человека, особенности его мышления, эмоции, чувства во многом зависят от физиологического состояния, биохимических и биофизических процессов в мозге человека и во всем организме. Их исследование – одна из важнейших задач естественных наук.
В структуре современной науки появились и набирают силу такие направления как экология и синергетика. К какой области знания их отнести?
Классическая экология изучает взаимосвязи живых организмов (в том числе и человека) со средой их обитания. Расширение границ научного познания, переосмысление достижений классической экологии и проекция их на разные сферы социоприродной среды позволяют говорить что это, скорее, общенаучный подход, который используют практически все существующие ныне отрасли науки. По выражению известного биолога А.В.Яблокова «Экологический подход к исследованию явлений стал всеобщим, и сейчас трудно говорить об экологии как отдельной науке; это скорее особое видение любого предмета исследования – от культуры до внутриклеточных процессов... Экология как таковая – это и человековедение, или, лучше, обществоведение». Современная экология включает свыше ста различных направлений.Термин «синергетика» (греч. synergos – совместно действующий) был предложен немецким физиком Г. Хакеном для обозначения науки, изучающей процессы самоорганизации и эволюции систем разной природы. Сложилось несколько представлений о том, что такое синергетика:1. Наука, изучающая закономерности поведения сложных систем.
Междисциплинарный метод изучения определенного класса систем.
Общий подход к описанию сложных систем, структур, процессов.Это трансдисциплинарная научная теория. Ее идеи, зародившись в химии и физике, сегодня с успехом используются в экологии, биологии, геологии, cоциологии, экономике, медицине и других областях. Возможность описать поведение разнообразных систем с точки зрения единого механизма их развития ставит синергетику, как и экологию, на уровень общенаучного подхода, позволяющего объяснить образование упорядоченных устойчивых структур на основе самоорганизации их элементов. Сегодня методы синергетики широко используются в разных областях знания и сферах деятельности – для моделирования и прогнозирования поведения как природных, так и технических, и социальных систем.
Особое место среди всех наук занимают математика и философия. Они как бы и не относятся непосредственно к естествознанию, и в то же время являются тем основанием, без которого не может развиваться теоретическое естествознание. Математика – это не просто наука, это универсальный формализованный язык, с помощью которого человечество читает книгу природы, усматривает глубинные причинно-следственные связи, единство в многообразии явлений, устанавливает количественные соотношения между свойствами объектов, изучает их пространственные формы, строит модели объектов и систем, прогнозирует их поведение.
Философия выступает как знание о наиболее общих категориях и законах развития мира, как особый мировоззренческий подход, отражающий наивысшую форму общественного сознания. В отличии от мифологического и религиозного мировоззрения она носит не только духовно-практический, но и абстрактно-теоретический характер, и выступает в качестве методологической основы естествознания. В философии культура, наука, искусство, религия и сам человек, его мышление и сознание подвергаются глубинному анализу, на основе которого философия пытается постичь окружающий мир и общие законы его развития, понять внутренний мир человека, его духовные начала, суть, предназначение и роль в системе Мироздания.Обсуждая проблемы систематизации естественных наук, нельзя не сказать о лидирующей роли отдельных направлений. Практические потребности общества в тот или иной период жизни человечества определяют приоритетность развития какой-либо отрасли знания. XVI – XYII века по праву называют веком астрономии. Физика, как основа научно-технического прогресса, на протяжении последних трех с половиной веков была непревзойденным лидером среди других наук. В XIX веке наряду с физикой в число лидирующих выходит синтетическая химия. ХХ век считают веком расцвета медицины, биологии и генетики. Стремительный прогресс молекулярной биологии, широкое использование прецизионного (высокоточного) физического оборудования в экспериментальных исследованиях позволили собрать уникальные факты и построить хромосомную и генную теории. Современная биология стоит на пороге открытия фундаментальных теоретических идей. Ряд специалистов высказывает прогнозы о том, что XXI век станет веком развития психологии и расцвета гуманитарных наук.
2.1.2. Классификация методов естественнонаучного познания
Специфика методологии естественнонаучного познания. Определение метода. Основные исторические вехи развития методологии науки: Р.Декарт, Ф. Бэкон, Г. Гегель, А. Пуанкаре. Методологическое основание различия естественных и социально-гуманитарных наук. (В. Дильтей).
Эмпирические (наблюдение, описание, измерение, сравнение, эксперимент) и теоретические (формализация, аксиоматизация, гипотетико-дедуктивный метод) методы научного познания. Различия всеобщих (анализ, синтез, абстрагирование, обобщение, индукция, дедукция, аналогия, моделирование, классификация, общенаучных (наблюдение, научный эксперимент) и конкретно-научных методов в естественных науках. О соотношении эмпирического и теоретического уровней исследования в естествознании.
В структуре научного познания выделяют 2 метода: эмпирический и теоретический.Они отличаются по методам исследования и характеру полученного знания.
ЭМПИРИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ:
Основан на непосредственном существенно-практического взаимодействии исследователя с изучаемым объектом. На этом уровне происходит накопление, фиксация, обобщение фактического материала для построения теорий.
Основными формами знания являются: научный факт и эмпирическое обобщение.
МЕТОДЫ ПОЗНАНИЯ:
Метод
– способ достижения какой-либо цели, система правил и приемов познавательной и практической деятельности.
1. Наблюдение, измерение, сравнение, эксперимент.
Наблюдение
- целенаправленное и организованное воспроизведение предметов и явлений окружающего мира. Оно осуществляется без какого-либо изменения изучаемых предметов и явлений и вмешательства наблюдателя в нормальный процесс их протекания.
Измерение –
сравнение объектов исследования по каким-нибудь сходным свойствам и сторонам.
Эксперимент
– используется, когда необходима информация о предмете. Это такой метод научного исследования, который предполагает активное целенаправленное и строгоконтролируемое воздействие исследователя на изучаемый объект с целью получения информации о его свойствах и связях.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ:
Связан с предметами и явлениями внешнего мира опосредованно через эмпирический уровень. На этом уровне происходит раскрытие наиболее глубоких, существенных сторон, связей, закономерностей, присущих изучаемым объектам и явлениям.
ФОРМЫ ЗНАНИЯ: гипотезы, теории, законы.
МЕТОДЫ: 1. Формализация
– метод исследования, который заключается в использовании специальной символики, позволяющей отвлечься от изучения реальных объектов и оперировать вместо этого некоторым множеством символов (знаков).
2. Аксиоматический метод
– построение теорий на основе аксиом – утверждений, не требующих доказательства их истинности (например, геометрия Евклида)
3. Гипотетико-дедуктивный метод
– создание системы дедуктивно связанных между собой гипотез, из которых выводится утверждения об эмпирических фактах.
А также: системный, структурно-функциональный, математического моделирования.
2.1.3.Внутренняя логика и динамика развития естествознания
Внешние и внутренние факторы развитие науки. Особенность внутренней динамики развития науки на каждом из уровней исследования. Кумулятивный характер эмпирического уровня научного познания. Скачкообразный характер развития теоретического знания. Проблема смены научных концепций (Т.Кун). Отличие научной и научно-технической революций. Концепция «исследовательских программ» И.Лакатоса. Переход от концептуального подхода к унивесалистскому при формировании естественнонаучной картины мира.
Развитие науки определяется внешними и внутренними факторами. К первым относится влияние государства, экономических, культурных, национальных параметров, ценностных установок ученых. Вторые определяются внутренней логикой и динамикой развития науки.Внутренняя динамика развития науки имеет свои особенности на каждом из уровней исследования. Эмпирическому уровню присущ обобщающий характер, поскольку даже отрицательный результат наблюдения или эксперимента вносит свойвклад в накопление знаний. Теоретический уровень отличается более скачкообразным характером, так как каждая новая теория представляет собой качественное преобразование системы знаний. Новая теория, пришедшая на смену старой, не отрицает ее полностью (хотя в истории науки имели место случаи, когда приходилось отказываться от ложных концепций теплорода, эфира, электрической жидкости и т. п.), но чаще ограничивает сферу ее применимости, что позволяет говорить о преемственности в развитии теоретического знания.
Вопрос о смене научных концепций является одним из наиболее актуальных в методике современной науки. В первой половине XX в. основной структурной единицей исследования признавалась теория, и вопрос о ее смене ставился в зависимости от ее эмпирического подтверждения или опровержения. Главной методологической проблемой считалась проблема сведения теоретического уровня исследования к эмпирическому, что в конечном счете оказалось невозможным. В начале 60-х годов XX века американский ученый Т. Кун выдвинул концепцию, в соответствии с которой теория до тех пор остается принятой научным обществом, пока не подвергается сомнению основная парадигма (установка, образ) научного исследования в данной области. Парадигма (от греч. paradigma — пример, образец) — фундаментальная теория, объясняющая широкий круг явлений, относящихся к соответствующей области исследования. Парадигма — это совокупность теоретических и методологических предпосылок, определяющих конкретное научное исследование, которая воплощается в научной практике на данном этапе. Она является основанием выбора проблем, а также моделью, образцом для решения исследовательских задач. Парадигма позволяет решать возникающие в научных исследованиях затруднения, фиксировать изменения в структуре знания, происходящие в результате научной революции и связанные с накоплением новых эмпирических данных.
С этой точки зрения динамика развития науки происходит следующим образом : старая парадигма проходит нормальную стадию развития, затем в ней накапливаются научные факты, не объяснимые этой парадигмой, происходит революция37
в науке и возникает новая парадигма, объясняющая все возникшие научные факты. Парадигмальная концепция развития научного знания затем была конкретизирована с помощью понятия «исследовательская программа» как структурной единицы более высокого порядка, чем отдельная теория. В рамках исследовательской программы и обсуждаются вопросы об истинности научных теорий.
Еще более высокой структурной единицей является естественно-научная картина мира, которая объединяет в себе наиболее существенные естественно-научные представления данной эпохи.Общая динамика и закономерность, характеризующая в целом процесс исторического развития естествознания, подчиняется важному методологическому принципу, называемому принципом соответствия.
Принцип соответствия в его наиболее общей форме утверждает, что теории, справедливость которых экспериментально установлена для той или иной области естествознания, с появлением новых, более общих теорий не устраняются как нечто ложное, но сохраняют свое значение для прежней области явлений как предельная форма и частичныйслучай новых теорий. Этот принцип является одним из важнейших достижений естествознания XX в. Благодаря ему история естествознания предстает перед нами не как хаотическая смена различных более или менее удачных теоретических воззрений, не как череда их катастрофических крушений, а как закономерный и последовательный процесс развития познания, идущего ко все более широким обобщениям, как познавательный процесс, каждая ступень которого имеет объективную ценность и доставляет частицу абсолютной истины, обладание которой становится все более и более полным. С этой точки зрения процесс познания понимается как процесс движения к абсолютной истине через бесконечную последовательность относительных истин. Причем процесс движения к абсолютной истине происходит не плавно, не путем простого накопления фактов, а диалектически — через революционные скачки, при которых всякий раз преодолевается противоречие между накопившимися фактами и господствующей в данное время парадигмой. Принцип соответствия показывает, как именно в естествознании абсолютная истина складывается из бесконечной последовательности относительных истин.
Принцип соответствия утверждает, во-первых, что каждая естественно-научная теория является относительной истиной, содержащей элемент абсолютной истины. Во-вторых, он утверждает, что смена естественно-научных теорий — не последовательность разрушений разных теорий, а логический процесс развития естествознания, движения разума через последовательность относительных истин к абсолютной. В-третьих, принцип соответствия утверждает, что как новые, так и старые теории образуют единое целое.
Таким образом, согласно принципу соответствия, развитие естествознания представляется как процесс последовательного обобщения, когда новое отрицает старое, но не просто отрицает, а с удержанием всего того положительного, что было накоплено в старом.
Естественно-научное познание структурно состоит из эмпирического и теоретического направлений научного исследования. В структуре эмпирического направления исследования следующая схема: эмпирический факт, наблюдения, научный эксперимент, эмпирические обобщения. В структуре теоретического метода следующая схема: научный факт, понятия, гипотеза, закон природы, научная теория.
Научный метод представляет собой яркое воплощение единства всех форм знаний о мире. Тот факт, что познание в естественных, технических, социальных и гуманитарных науках в целом совершается по некоторым общим правилам, принципам и способам деятельности, свидетельствует, с одной стороны, о взаимосвязи и единстве этих наук, а с другой — об общем, едином источнике их познания, которым служит окружающий нас объективный реальный мир: природа и общество.
Теория до тех пор остается принятой научным обществом, пока не подвергается сомнению основная парадигма (установка, образ) научного исследования. Динамика развития науки происходит следующим образом: старая парадигма — нормальная стадия развития науки — революция в науке — новая парадигма.
Принцип соответствия утверждает, что развитие естествознания происходит, когда новое не просто отрицает старое, отрицает с удержанием всего положительного, что было накоплено в старом.
2. 1.4.Естественнонаучная картина мира
Генезис взглядов на мир в истории науки XVII-XX вв. Особенности сущностной преднаучной, механистической, эволюционной картин мира.
Структурные уровни материи образованы из определенного множества объектов какого-либо класса и характеризуются особым типом взаимодействия между составляющими их элементами. Критерием для выделения различных структурных уровней служат следующие признаки: пространственно-временные масштабы (элементарные частицы имеют размеры 10 (-14 степени) см, атомы — 10 (-8 степени), молекулы — 10 (-7 степени) см и т.п.); совокупность важнейших свойств и законов изменения; степень относительной сложности, возникшей в процессе исторического развития материи в данной области мира.
Уровни структурной организации материи: неорганическая природа, живая природа, социальная действительность. Структурное многообразие, системность как способ существования материи.
Научная картина мира – это целостная система представлений об общих свойствах и закономерностях природы, возникающая в результате обобщения и синтеза основных естественнонаучных понятий, принципов, а также на основе определенных философских представлений, где главными являются идеи о субстанции, движении, причинности, о единстве мира, об основных законах природы. Материя – фундаментальная исходная категория философии, от того или иного ее понимания зависит решение практически всех других философских проблем.
В основе современных научных представлений о строении материи лежит идея ее сложной системной организации. Любой объект материального мира может быть рассмотрен в качестве целостной системы, которая характеризуется наличием элементов и связей между ними.
Материальные системы всегда взаимодействуют с внешним окружением. Некоторые свойства, отношения и связи элементов в этом взаимодействии меняются, но основные связи могут сохраняться, и это является условием существования системы как целого. Эти устойчивые связи и отношения между элементами системы и образуют ее структуру. Иными словами, система — это элементы и их структура.
Любой объект материального мира уникален. Но при этом определенные их группы обладают общими признаками строения. Например, атомов очень много, но все они устроены по одному типу — в атоме должно быть ядро и электронная оболочка. Все молекулы — от простейшей молекулы водорода до сложных молекул белков — имеет общие структурные признаки: ядра атомов, образующих молекулу, стянуты общими электронными оболочками. Общие признаки есть в строении различных макротел, клеток, из которых построены живые организмы, и т. д. Наличие общих признаков организации позволяет объединить различные объекты в классы материальных систем. Эти классы часто называют уровнями организации материи или видами материи.
Все виды материи связаны между собой генетически, то есть каждый из них развивается из другого. Строение материи можно представить как определенную иерархию этих уровней (см. схему иерархической организации материи).
Кварки (составляющие протонов, нейтронов и др.; взаимодействующие с помощью обмена глюонами, «склеивающими» их) и лептоны (электроны, нуклоны и др.) выступают в качестве базисных объектов в системе элементарных частиц. Они являются главным строительным материалом для нашего мира, поскольку ядра веществ существуют благодаря взаимодействию кварков, а формирование электронных оболочек приводит к образованию атомов.
Элементарный уровень организации материи включает наряду с элементарными частицами еще и такой объект, как вакуум. Физический вакуум – не пустота, а особое состояние материи. В нем происходят сложные процессы, связанные с непрерывным появлением и исчезновением так называемых «виртуальных частиц» – своеобразных потенций соответствующих элементарных частиц (это их «вакуумные корни») при определенных условиях они могут вырываться из вакуума, превращаясь в «нормальные» элементарные частицы.
При изучении субэлементарного уровня (элементарных частиц, физического вакуума) выяснилось, что физический вакуум способен скачком перестраивать свою структуру – это фазовый переход (известный пример – переход воды в пар и лед). Это знание послужило основой представлений о возникновении Вселенной путем взрыва, связанного с массовым рождением элементарных частиц при фазовом переходе физического вакуума. Из элементарных частиц построились атомы.
Элементарные частицы, ядра атомов, ионы могут образовывать плазму – особое состояние материи, подобие газа. Огромные плазменные тела, стянутые электромагнитными гравитационными полями, образуют звезды. В их недрах протекают ядерные реакции, в ходе которых излучается энергия.
В звездах образуются ядра атомов, а на периферии – возникают сами атомы. В результате взаимодействия атомов формируются молекулы. За молекулами следует уровень макротел (жидких, твердых, газообразных). Особый тип макротел образуют планеты – тела со сложной внутренней структурой, имеющие ядро, литосферу, иногда атмосферу и гидросферу. Звезды и планеты составляют планетные системы.
Огромные скопления звезд, планетных систем, межзвездной пыли и газа, взаимодействующих между собой, образуют галактики (Земля принадлежит одной из них). Галактики разных типов образуют скопления –системы галактик. Кроме скопления галактик, есть еще более высокий уровень организации материи –Метагалактика, представляющая собой систему взаимодействующих систем галактик (они удаляются друг от друга со скоростью, возрастающей с увеличением расстояния между ними – так называемый процесс расширения Метагалактики).
Современная наука допускает возможность возникновения и сосуществования множества миров, подобных нашей Метагалактике и называемых Внеметагалактическими объектами. Их сложные взаимоотношения образуют многоярусную Большую Вселенную – материальный мир с его бесконечным разнообразием форм и видов материи.
Изучая живую природу, мы также сталкиваемся с системной организацией материи. Можно выделить ряд уровней материальной организации живой природы:системы доклеточного уровня – нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК) и белки; клетки (как одноклеточные организмы);многоклеточные организмы (растения, животные).
Особые уровни организации живой материи образуют надорганизменные структуры – прежде всего популяции(сообщества особей одного вида, связанные между собой общим генофондом, скрещивающиеся и воспроизводящиеся в потомстве). К надорганизменным уровням относятся также виды и биоценозы (образуются в результате взаимодействия популяций между собой и с окружающей средой, например, лес).
Взаимодействие биоценозов (между собой и с воздушной оболочкой, через которую идет теплообмен Земли с космическим пространством, с водной средой, с горными породами) образует глобальную систему жизни –биосферу.
Люди являются частью сферы жизни на Земле и благодаря своей деятельности вносят возмущения в динамику биосферы. Это может привести к необратимому вырождению биосферы. Поэтому знание ее законов, понимание своего места в ее динамике является ныне одним из условий человеческого существования. Благодаря своей деятельности, люди трансформируют биологические формы своего существования в социальную жизнь. В рамках биосферы начинает развиваться особый тип материальной системы – человеческое общество (включает духовную жизнь в качестве условия функционирования и развития). Здесь тоже возникают особые подструктуры – семья, классы, нации и др., причем многие из этих структур существуют только на определенных этапах человеческой истории и преобразуются в новые, более сложные.
Термин «материя» происходит от лат. materia – вещество. Это «вещественное» значение термина удерживалось вплоть до XX века, когда произошла революция в физике, означавшая кризис одностороннего, основанного на обязательном чувственном восприятии, понимания материи, составлявшего суть концепции метафизического материализма.
Как известно, первой ступенью в осознании материальности мира был стихийный материализм. Началом формирования понятия материи явился переход от качественного многообразия существующих вещей к понятию единой основы мира – первоматерии. При этом все разнообразие мира выводилось из определенного элемента, например, воды или огня. Но уже Демокрит заметил, что с помощью одного качественно определенного вещества невозможно объяснить происхождение другого. Дальнейшее развитие мысли привело к унификации первооснов бытия и привело к появлению идеи атомарного строения мира (т.е. мир состоит из частиц, чувственно не воспринимаемых). Но атомы истолковывались тоже как вещество, как мельчайшие «кирпичики», строительный материал всего существующего. Так зародилась просуществовавшая вплоть до новейших открытий в физике в конце XIX века,дискретная картина мира.
Это воззрение положило начало научному объяснению многих явлений природы. И.Ньютон, исходя из идеи атомизма, ввел в физику понятие массы, сформулировав закон всемирного тяготения и основные законы динамики. Атомистики лежит в основе молекулярно-кинетической теории теплоты, в химии она послужила открытию закона сохранения вещества, на ее основе была создана и периодическая система элементов Менделеева. Механика Ньютона утвердила механистически-атомистическую картину мираи явилась образцом научной точности для других наук.
Но наряду с триумфом атомизма в науке назревал кризис, связанный прежде всего с открытием новых фактов. В 1897 г. был открыт электрон, в 1895 г. Рентгеном обнаружен радиоактивный распад, в 1904 Эйнштейном выведена теория относительности, в 1900 – Планком – дискретность излучения. Кризис был также связан с введением в физику нового понятия – поля (М.Фарадей, Дж.Максвелл), описывающее принципиально отличное от вещества континуальное (непрерывное) состояние материи. Таким образом, к началу 20-го века сложилась ситуация, которая носит название «великая революция в естествознании» (прежде всего в физике), т.е. коренная ломка ранее господствовавших воззрений, принципов, теорий. Были разрушены ранее господствовавшие представления о неизменности химических элементов, о безструктурности атома, о независимости движения от материальных масс, о непрерывности излучения.
Некоторыми физиками коренная ломка привычных физических понятий была воспринята как неспособность науки давать объективные знания о природе (Анри, Пуанкер). Так как принципы классической физики нельзя было применить для объяснения процессов микромира, стали говорить о «крахе науки», об остановке в ее развитии, ее кризисе. Но кризис этот означает, что вновь открываемые явления микромира не вписывались в механистическую картину мира, на которой базировалась физика 19 столетия. Появились предпосылки для построения новой квантово – релятивисткой картины природы, в которой нет четкого различия, границ между массой и энергией, между дискретными и непрерывными процессами, между корпускулярными и волновыми свойствами. Стали появляться экспериментальные данные, говорящие о существовании крайне малых масс и электрических зарядов, а также о крайне больших скоростях, т.е. о существовании микромира. Для его описания нельзя было применять те основные понятия, принципы и законы, которые вырабатывались физикой 19 века при изучении макротел. Например, принцип постоянства массы (масса тела остается неизменной независимо от того, находится ли тело в покое или движется).
Изучение свойств электрона показало, что его масса изменяется в зависимости от изменения скорости. Возникла необходимость выработки новых понятий, принципов, которые адекватно бы отражали процессы на уровне микромира, т.е. пересмотр принципов и законов классической физики. В этом и состоит революция в физике на рубеже XIX-XX веков. В философском отношении значениеэтой революции – разрушение последней цитадели метафизики – представления об атомах, как кирпичиках мироздания и переход на новый качественный уровень знаний о строении материи.
2.1..5. Естественнонаучная, наддисциплинарная и натурфилософская сторона синергетики
Синергетика как наука о системной организации материи. Естественно-научная парадигма синергетики (И. Пригожин, Г.Хакен, И. Стенгерс). Основные понятия синергетики: «странные аттракторы», «динамический (детерминированный) хаос», «автоволна», «активная среда», «открытая система», «самоорганизация», «бифуркация» и т.д.
Динамические структуры синергетики Г. Хакена и их наддисциплинарность. Особенности «неравновесного состояния» динамических структур. Проблема необратимости времени и «физика неравновесных процессов» И. Пригожина. Свое понимание феномена самоорганизации И. Пригожин связывает с понятием диссипативной структуры — структуры спонтанно возникающей в открытых неравновесных системах. Классическими примерами таких структур являются такие явления, как образование сотовой структуры в подогреваемой снизу жидкости (т.н. «ячейки Бенара»), «химические часы» (реакция Белоусова — Жаботинского), турбулентное движение и т.д. Проблема хронологизации физических процессов. Бифуркации, неустойчивость и самоорганизация в естественной науке и натурфилософии. В.С. Степин о «сложных самоорганизующихся системах». Становление синергетической парадигмы в современном естествознании.
Синергетика (от др.-греч. совместная деятельность) — междисциплинарное направление научных исследований, задачей которого является изучение природных явлений и процессов на основе принципов самоорганизации систем (состоящих из подсистем). «…Наука, занимающаяся изучением процессов самоорганизации и возникновения, поддержания, устойчивости и распада структур самой различной природы…» Синергетика изначально заявлялась как междисциплинарный подход, так как принципы, управляющие процессами самоорганизации, представляются одними и теми же (безотносительно природы систем), и для их описания должен быть пригоден общий математический аппарат. С мировоззренческой точки зрения синергетику иногда позиционируют как «глобальный эволюционизм» или «универсальную теорию эволюции», дающую единую основу для описания механизмов возникновения любых новаций подобно тому, как некогда кибернетика определялась, как «универсальная теория управления», одинаково пригодная для описания любых операций регулирования и оптимизации: в природе, в технике, в обществе.
Первое использование данного термина связано с докладом профессора штудгартского университета Г. Хакена «Кооперативные явления в сильно неравновесных и нефизических системах» (в 1973 году). Западногерманское издательство «Шпрингер» в 1975 году заказывает Хакену книгу. Уже в 1977 году монография под названием «Синергетика» выходит на немецком и английском языках. В 1978 году книга была переиздана, а вскоре вышла на японском и русском языках. Издательство «Шпрингер» открывает серию «Синергетика», в которой выходят все новые и новые труды.
Начиная с 1973 года, с той конференции, на которой впервые прозвучал этот термин, научные встречи по теме «самоорганизация» проходят каждые два года. К 1980 году было уже выпущено пять объемн