Наука в конце XIX – первой половине ХХ ст. Достижения физики. Формирование нового типа рациональности.

Как было выше сказано, классическое естествознание XVII—XVIII вв. стремилось объяснить причины всех явле­ний (включая социальные) на основе законов механики Ньютона. В XIX в. стало очевидным, что законы ньюто­новской механики уже не могли играть роли универсаль­ных законов природы. На эту роль претендовали законы электромагнитных явлений. Была создана (Фарадей, Мак­свелл и др.) электромагнитная картина мира. Однако в результате новых экспериментальных открытий в области строения вещества в конце XIX — начале XX в. обнару­жилось множество непримиримых противоречий между электромагнитной картиной мира и опытными фактами. Это подтвердил «каскад» научных открытий.

В 1895—1896 гг. были открыты лучи Рентгена, радио­активность (Беккерель), радий (Мари и Пьер Кюри) и др. В 1897 г. английский физик Дж. Томсон открыл первую элементарную частицу —. электрон и понял, что электро­ны являются составными частями атомов всех веществ. Он предложил первую (электромагнитную) модель ато­мов, но она просуществовала недолго.

В 1911 г. английский физик Э. Резерфорд в экспери­ментах обнаружил, что в атомах существуют ядра, положи­тельно заряженные частицы, размер которых очень мал по сравнению с размерами атомов, но в которых сосредоточе­на почти вся масса атома. Он предложил планетарную мо­дель атома: вокруг тяжелого положительно заряженного ядра вращаются электроны. Резерфорд открыл ос и р-лучи, пред­сказал существование нейтрона. Но планетарная модель оказалась несовместимой с электродинамикой Максвелла.

Немецкий физик М. Планк в 1900 г. ввел квант дей­ствия (постоянная Планка) и, исходя из идеи квантов, вывел закон излучения, названный его именем. Было ус­тановлено, что испускание и поглощение электромагнит­ного излучения происходит дискретно, определенными ко­нечными порциями (квантами). Квантовая теория План­ка вошла в противоречие с теорией электродинамики Мак­свелла. Возникли два несовместимых представления о ма­терии: или она абсолютно непрерывна, или она состоит из дискретных частиц. Названные открытия опровергли представления об атоме, как последнем, неделимом «пер­вичном кирпичике» мироздания («материя исчезла»).

«Беспокойство и смятение», возникшие в связи с этим в физике «усугубил» Н. Бор, предложивший на базе идеи Резерфорда и квантовой теории Планка свою модель атома (1913). Он предполагал, что электроны, вращающиеся вок­руг ядра по нескольким стационарным орбитам, вопреки законам электродинамики не излучают энергии. Они излу­чают ее порциями лишь при перескакивании с одной орби­ты на другую. Причем при переходе электрона на более далекую от ядра орбиту происходит увеличение энергии ато­ма и наоборот. Будучи исправлением и дополнением моде­ли Резерфорда, модель Н. Бора вошла в историю атомной физики как квантовая модель атома Резерфорда—Бора.

Указанные открытия положили начало «новой» атомис­тике, в отличие от «старой». Если последняя опиралась на положение о дискретном, прерывистом строении материи, состоящей из неделимых частиц — атомов — последних «кир­пичиков» мироздания, то после названных открытий стало ясно, что атом — система заряженных частиц. Современ­ная атомистика признает многообразие молекул, атомов, элементарных частиц и других микрообъектов в структуре материи, их неисчерпаемую сложность, способность пре­вращения из одних форм в другие. Тем самым материя «предстает» не только дискретной, но и непрерывной.

Весьма ощутимый «подрыв» классического естествоз­нания был осуществлен А. Эйнштейном, создавшим сна­чала специальную (1905), а затем и общую (1916) теорию относительности. В целом его теория основывалась на том, что в отличие от механики Ньютона, пространство и вре­мя не абсолютны. Они органически связаны с материей, движением и между собой. Сам Эйнштейн суть теории относительности в популярной форме выразил так: «Рань­ше полагали, что если бы из Вселенной исчезла вся мате­рия, то пространство и время сохранились бы, теория от­носительности утверждает, что вместе с материей исчезли бы пространство и время». При этом четырехмерное про­странство-время, в котором отсутствуют силы тяготения, подчиняется соотношениям неэвклидовой геометрии.

Таким образом, теория относительности показала не­разрывную связь между пространством и временем (она выражена в едином понятии пространственно-временно­го интервала), а также между материальным движением, с одной стороны, и его пространственно-временными фор­мами существования — с другой. Определение простран­ственно-временных свойств в зависимости от особеннос­тей материального движения («замедление» времени, «ис­кривление» пространства) выявило ограниченность пред­ставлений классической физики об «абсолютном» про­странстве и времени, неправомерность их обособления от движущейся материи. Как писал сам Эйнштейн, нет бо­лее банального утверждения, что окружающий нас мир представляет собой четырехмерный пространственно-вре­менной континуум.

В связи со своим фундаментальным открытием, Эйн­штейн произнес знаменитые слова: «Прости меня, Нью­тон», — «понятия, созданные тобой и сейчас остаются ведущими в нашем физическом мышлении, хотя мы те­перь знаем, что если мы будем стремиться к более глубо­кому пониманию взаимосвязей, то мы должны будем за­менить эти понятия другими, стоящими дальше от сферы непосредственного опыта»1. В 1924 г. было сделано еще одно крупное научное открытие. Французский физик Луи де Бройль высказал гипотезу о том, что частице материи присуще и свойства волны (непрерывность) и дискретность (квантовость). Тогда, отмечал автор гипотезы, становилась понятной теория Бора. «Почему, — спрашивал де Бройль, — если волновой материи присущи свойства корпускулярности, мы не вправе ожидать и обратного: что корпускулярной материи присущи волновые свойства? Почему бы не мог существовать закон, единый вообще для всякого матери­ального образования, неважно, волнового или корпуску­лярного»1.

Вскоре, уже в 1925—1930 гг., эта гипотеза была под­тверждена экспериментально в работах Шредингера, Гей-зенберга, Борна и других физиков. Это означало превра­щение гипотезы де Бройля в фундаментальную физичес­кую теорию — квантовую механику. Таким образом, был открыт важнейший закон природы, согласно которому все материальные микрообъекты обладают как корпускуляр­ными, так и волновыми свойствами. Этот закон матема­тически выражается в виде известного «уравнения де Брой­ля», связывающего корпускулярные и волновые характе­ристики микрообъектов.

Один из создателей квантовой механики, немецкий фи­зик В. Гейзенберг сформулировал соотношение неопре­деленностей (1927). Этот принцип устанавливает невоз­можность — вследствие противоречивой, корпускулярно-волновой природы микрообъектов — одновременно точ­ного определения их координаты и импульса (количества движения). Принцип неопределенности стал одним из фундаментальных принципов квантовой механики. В фи-лософско-методологическом отношении данный принцип есть объективная характеристика статистических (а не динамических) закономерностей движения микрочастиц, связанная с их корпускулярно-волновой природой. Прин­цип неопределенностей не «отменяет» причинность (она никуда не «исчезает»), а выражает ее в специфической форме — в форме статистических закономерностей и ве­роятностных зависимостей.

Все вышеназванные научные открытия кардинально из­менили представление о мире и его законах, показали ог­раниченность классической механики. Последняя, разу­меется, не исчезла, но обрела четкую сферу применения своих принципов — для характеристики медленных дви­жений и больших масс объектов мира.

В 1928 г. английский физик Поль Дирак разработал релятивистскую теорию электрона и через три года пред­сказал существование позитрона, который буквально че­рез год был экспериментально обнаружен в космических лучах. Открытия Дирака показали, что элементарные ча­стицы оказались совсем не элементарными. Эта факти­чески сложная многоэлементная система многих тел, ко­торая обнаруживает в себе все те структурные взаимосвя­зи, какие характерны для молекулы или любого объекта подобного рода.

Характеризуя развитие естествознания начала XX в., В. Гейзенберг отмечал, что окончательной формулировке теории относительности и квантовой механики предше­ствовал этап неуверенности и замешательства. С одной стороны, ни у кого не было желания разрушать старую физику. Но, с другой стороны, было очевидным, что говорить о внутриатомных процессах в понятиях старой физики уже нельзя. «Физики не чувствовали тогда, что все понятия, с помощью которых они до сих пор ориенти­ровались в пространстве природы, отказывались служить и могли употребляться лишь в очень неточном и расплывча­том смысле»1. Иначе говоря, возникло своеобразное свободное про­странство, необходимое для выработки тех новых абстрак­тных понятий, с помощью которых впоследствии удалось упорядочить большие взаимосвязанные области физики, да и всего естествознания в целом.

В нашу задачу не входит подробный анализ величай­ших достижений естествознания неклассического перио­да. Укажем лишь некоторые важнейшие философско-ме-тодологические выводы из них.

1. Возрастание роли философии в развитии естествозна­ния и других наук.

Это обстоятельство всегда подчеркивали настоящие творцы науки. Так, М. Борн говорил, что философская сторона науки интересовала его больше, чем специальные результаты. И это не случайно, ибо работа физика-теоре­тика «...теснейшим образом переплетается с философией и, что без серьезного знания философской литературы его работа будет впустую»1. Весь вопрос, однако, в том, ка­кой именно философии ученый отдает предпочтение.

В. Гейзенберг, говоря о тупиках, в которые зашла тео­рия элементарных частиц и которые заставляют ученых тратить много усилий на бесполезные поиски, отмечал, что эти тупики «обусловлены подчеркнутым нежеланием многих исследователей вдаваться в философию, тогда как в действительности эти люди бессознательно исходят из дурной философии и под влиянием ее предрассудков за­путываются в неразумной постановке вопроса»2.

Великий физик говорил, что физики-теоретики, хо­тят они этого или нет, но все равно руководствуются фи­лософией, «сознательно или неосознанно». Весь вопрос в том, каковы ее качество и содержание, ибо «дурная философия исподволь губит хорошую физику». Чтобы этого не происходило — ни в физике, ни в других науках

— исследователи должны руководствоваться «хорошей»

— строго научной философией. Однако — и на это об­стоятельство справедливо обращал внимание создатель квантовой механики — «...ученый никогда не должен по­лагаться на какое-то единственное учение, никогда не должен ограничивать методы своего мышления одной единственной философией»1, даже если она диалектико-материалистическая. Абсолютизация последней, канони­зация ее — такое же заблуждение, как и ее полное игно­рирование.

Современное естествознание, разумеется, далеко ушло вперед и поставляет интереснейший и содержательнейший материал для приращения философского знания, стиму­лирующий разработку новых методов мышления. «Каж­дая фаза естественнонаучного познания находится в тес­ном взаимодействии с философской системой своего вре­мени; естествознание доставляет факты наблюдения, а философия — методы мышления»2, из которых одним из важных является материалистическая диалектика.

В центре научных дискуссий в естествознании конца XIX — начала XX в. оказались философские категории материи, движения, пространства, времени, противоре­чия, детерминизма, причинности и другие, то или иное понимание которых определяло понимание специально-научных проблем.

На примере Оствальда и Маха Эйнштейн показал, что их предубеждение против реальности атомов и против атом­ной теории в целом было отчасти обусловлено их позити­вистскими установками. Эйнштейн называл это «инте­ресным примером» того, как философские предубежде­ния мешают правильной интерпретации фактов даже уче­ными со смелым мышлением и тонкой интуицией.

Краткое изложение научных процессов периода третьей научной революции позволяет заключить, что это было время формирования нового типа рациональности. Этому содействовали такие научные достижения, как: (1) признание существования материи в двух видах — как вещества и электромагнитного поля; (2) идея Лайеля о медленном непрерывном изменении земной поверхности под влиянием постоянных геологических факторов; (3) концепция эволюции живой природы Ламарка; (4) теория клеточного строения организма Шлейдена и Шванна; (5) закон сохранения и превращения энергии Майера, Джоуля, Ленца; (6) эволюционная концепция Дарвина; (7) открытие радиоактивности Беккерелем; открытие лучей В. Рентгеном; (8) научные достижения Томпсона, Резерфорда, Планка, Бора, Эйнштейна, Бройля. Возникший в результате этих достижений тип научной рациональности проявился в попытке построить единую теорию всех взаимодействий, идея единства природы стала развернутой. Результатом открытия принципа дополнительности явился совершенно новый метод мышления: необходимость для полной информации о явлениях применять взаимоисключающие понятия, такие, как волна и частица.

Изменилось содержание понятия объективность: исследователю объект оказался доступен только на уровне феномена. Стало ясно, что вещь в себе недоступна в принципе, поскольку получаемые знания об объекте включают в себя средства его исследования. Ученые согласились с тем, что мышлению объект не дан в его «природно-девственном», первозданном состоянии: оно изучает не объект, как он есть сам по себе, а то, как явилось наблюдателю взаимодействие объекта с прибором69. В итоге получается, что наука описывает не действительность такой, какая она есть, а реальность, сконструированную исследователем. В этих условиях истинными могут быть признаны одновременно несколько разных теорий одного и того же объекта. В период третьей научной революции в науке фактически происходит отказ от достижения единственной истины и признание относительности истинности теорий и картины природы. Конечным результатом третьей научной революции явилось формирование новой неклассической науки, объектом которой является сложная система. Это не вещь, не тело, это процесс.

 

---

Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 321; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!