Текст книги "Концепции современного естествознания"

Утверждение ньютоновской парадигмы шло в тесной связи с тем комплексом идеалов и норм, который связывается с «метафизическим материализмом». Наиболее благодатной для него оказалась уже французская почва. Французский материализм XVIII века, будучи порожден естествознанием, столь же органично был связан с движением Просвещения, и многие из французских просветителей – энциклопедистов были естествоиспытателями (Лаплас, Д Аламбер, Лагранж), внесшими значительный вклад в математику, физику, астрономию.

Энциклопедизм, т.е. всесторонняя образованность, позволяющая связывать различные области научного знания, стал приметой времени. В 1728 году вышла двухтомная английская «Энциклопедия, или универсальный словарь наук и искусств», в 1732–1750 г.г. – немецкая энциклопедия в 64 (!) томах, с 1751 по 1765 г. (до запрещения) издавалась «Великая французская энциклопедия, или толковый словарь наук, искусств и ремесел». Французская Энциклопедия была собранием буквально всех знаний той эпохи и одновременно руководством по методам научного познания. Уверенность в могуществе науки, сочетаясь с воинствующим антиклерикализмом и даже атеизмом, столь же непреклонной уверенностью в скорых общественных переменах, делала ее «осадной башней штурмующих небо» (Дюкро). Все: «религия, понимание природы, общество, государственный строй должны были предстать перед судом разума и либо оправдать свое существование, либо отказаться от него» (Маркс К., Энгельс Ф. Соч. т. 19, с. 189).

Во французском Просвещении мы вновь видим ставку на социальную роль науки, понимание общественного значения теперь уже и «положительной» науки, не связанной напрямую с практикой. Однако, как уже говорилось выше, французский материализм, связывая свои упования с механицизмом, подвел его к черте, за которой он исчерпывал себя. Погоня за строгостью и точностью приводила к тому, что, наука, утрачивая дух поиска, исследования причин, приняла собирательный, классификаторский характер, сводилась к «описательному естествознанию при господстве искусственной системы» (Ф. Даннеман). Неизбежно происходившая догматизация математического описания мира на основе минимального числа фундаментальных принципов стала оборачиваться картиной неизменной природы – «естествознание, столь революционное вначале, очутилось перед насквозь консервативной природой» (Ф. Энгельс).

Между тем даже самые тщательные систематизации и классификации заставляли задуматься о происхождении и становлении того порядка, который в них зафиксирован. В наибольшей степени идея эволюции формировалась в тех науках, которые не были охвачены механико-математическими нормами – ботанике, зоологии, палеонтологии, геологии. В «Эпохах природы» (1778 г.) Ж. – Л. Бюффона, «Французской флоре» Ж. – Б. Ламарка анализ и классификация огромного эмпирического материала приводили к «представлениям о мире как о чем-то ставшем, эволюционирующем». Еще раньше подобные идеи появились в астрономии, имея, правда, натурфилософское происхождение. Они явились результатом «настойчивых попыток объяснений мира из него самого, предоставив детальное оправдание этого естествознанию будущего» (Ф. Энгельс). Закономерно поэтому, что «первая брешь в метафизическом (в смысле – недиалектическом, неэволюционном – В.Т.) способе мышления» была пробита философом. Сделал это Иммануил Кант (1724 – 1804).

Полагая основные положения ньютоновской физики эталоном естествознания «на все времена», Кант решительно отошел от ее прямолинейно-механистической трактовки. Немецкий философ в своем труде «Естественная история и теория неба, или опыт об устройстве и механическом происхождении всего мировоздания на основе ньютоновских законов» (1755 г.) дополняет их натурфилософским воображением. Кант рисует картину эволюции Вселенной, рождения и гибели миров, космического круговорота материи, неисчерпаемости ее образований. Кант пишет о том, что организованный мир находится в границах между развалинами разрушенных миров и хаосом еще несформировавшейся природы, о «постоянном возрождении природы, подобно Фениксу из пепла». Эта мысль ляжет в основу концепции самоорганизации в конце XX века! Ее смогли оценить даже современники, придерживающиеся системы «материалистического фатализма» (А. Гольбах, «Система природы» 1770 г.). Уже в XIX веке эволюционные представления стали находить убедительные естественнонаучные подтверждения.

Глава 7. XIX век как завершение классического этапа естествознания

Общая характеристика эпохи. Новый подход к основаниям научного познания в немецкой классической философии. Пересмотр проблемы субъекта познания в метафизике Канта. Кантовы космогоническая система и антиномии. Проблема начал познания и «вещи-в-себе».

Теория познания Канта и диалектика Гегеля как предпосылки неклассического естествознания. «Три великих открытия естествознания XIX в.» Концепции эволюции и естественного отбора как исследовательская программа. Вероятностные и статистические принципы исследования. Второе начало термодинамики как эволюционный принцип.

Исчерпание и крах механицизма. Революция в естествознании на рубеже XIX–XX вв. и кризис в философско-методологических основаниях научного познания. Относительность к средствам наблюдения и «эмпириокритицизм». «Исчезновение материи». Уроки «физического идеализма». Вступление в «необычайную эпоху».

Чтобы понять роль философии в разрушении механицизма, следует обратиться к общекультурной характеристике эпохи. В такой оценке XIX веке очень неоднозначен. С одной стороны, в науке и промышленности он как бы пожинает плоды предшествующих веков. Наука, в терминологии Т. Куна, вступает в «нормальный» период своего развития, без взлетов, но и без разочарований. На основе механико-материалистических представлений совершается значительное число технических открытий, напрямую связанных с запросами капиталистического производства. Если Наполеон роковым образом не оценил возможности паровых двигателей (которыми ему предлагали оснастить свой флот), то в промышленности и пассажирском транспорте они появились довольно скоро. Этому способствовало открытие в 1824 году Сади Карно (1796–1832) «рабочего цикла тепловой машины». Еще раньше, в 1822 году, был создан, на основе исследований Майкла Фарадея (1791–1867), первый электромотор.

Весь ход развития науки и техники, казалось, подтверждал справедливость и своевременность их отказа от «метафизики». Между тем все более ощутимо зрело недовольство железным, бездушным порядком механистической КМ, и исходило оно прежде всего от мыслителей гуманитарного склада – философов, писателей. «Романтик, влюбленный в природу, может увидеть в ней гораздо больше, чем сухой ученый, смотрящий на нее сквозь черно-белые очки механицизма, – писал великий писатель В. Гете (1749–1832), одновременно выдающийся естествоиспытатель. Как «моральную реакцию» против механистического стиля мышления можно расценить тот героико-романтический всплеск, который произошел в литературе, живописи и особенно музыке XIX века – от Л. Бетховена к Ф. Шопену и Р. Шуману и, далее, Р. Вагнеру, П. Чайковскому, А. Скрябину. Тяга к романтике и, в некотором смысле, даже авантюризму наблюдалась и в общественной жизни: в экспериментах социалистов – утопистов, в культе Наполеона Бонапарта (чему отдал дань даже Бетховен, посвятив было ему «Героическую симфонию»), и т.д.

Стоит ли удивляться, что подрыву механистических идеалов и норм познания, связанной с ними КМ стала способствовать и философия, которая в свое время сыграла столь значительную роль в их утверждении? Замечено, что роль философии как «дозорного культуры» особо велика в кризисные и переломные периоды ее развития. Конечно, о кризисе говорить было еще рано, и подлинный кризис в общественной жизни, в науке, культуре в целом разразился лишь в конце XIX века. «Время совы», однако, наступило. Наблюдения и выводы, сделанные философами, уловили тенденции культуры на десятилетия вперед (хотя именно поэтому они не могли быть широко осознаны и востребованы в начале века). В действительности «мало кто оказал столь значительное (хотя и опосредованное) воздействие на мышление XIX века, как Кант и Гегель», представители немецкой классической философии. Сказанное в полной мере относится к науке, где они подготовили, по существу, глубинные предпосылки неклассического естествознания, научного мышления уже XX века.

Специфика философии такова, что она не делает открытий, подобно открытиям Коперника, Дарвина, Эйнштейна. Тем не менее принято говорить о «кантовском перевороте в философии». Подобно тому как коперниканский переворот сместил центр солнечной системы, так и Кант выявил новый центр в процессе познания. Речь идет о субъекте познания, который столь долго и безуспешно изгоняли из его результатов. Раз это невозможно, заявил Кант, следовательно, центр исследовательского внимания следует переключить, для понимания природы истинного знания, именно на субъект.

В «Критике чистого разума» (1781 г.), которую можно считать первым в истории исследованием по теории познания, Кант ставит вопрос: «Коль скоро положения ньютоновской механики справедливы всегда и везде, то в чем, если не в Боге, источник этого?» Столь же неизбежно возникает связанный с этим другой вопрос: «каким образом следует представить себе строение материи как условие всякого опыта над ней?» Поставив его в «Метафизических началах естествознания», Кант переворачивает подход «Математических начал натурфилософии» Ньютона. Он прямо требует ответа о статусе таких понятий, как эфир («теплород»), который был дан лишь сто лет спустя, в знаменитом опыте Майкельсона-Морли (доказав несуществование эфира, тот прямо подвел к теории относительности). Критический ум Канта, привлекая положения механической физики в качестве принципов мыслительной деятельности, вместе с тем выявил их ограниченность, подрывал их, заставляя искать новые пути. Ту же роль сыграла и философия субъективного идеализма Джорджа Беркли (1685–1753) и Дэвида Юма (1711–1766), также заставив задуматься о неэлиминируемости субъекта, неправомерности отождествления «внешнего мира» и картины мира, создаваемой наукой.

Кант производит деление на феномены – явления, предстающие исследователю, и ноумены – их глубинную сущность, остающуюся «вещью – в – себе» (или, точнее, «по себе», « Ding an sich»). Кант допускает, что понятия пространства, времени, причинности априорны, врождены нашему уму, благодаря чему тот приводит в единство данные опыта (правда, без всяких гарантий объективности такого оформления). Позже «субъективный идеализм кантовского толка» вновь поднимется, на волне революционных открытий физики на рубеже XIX–XX в.в., в философии крупнейших естествоиспытателей – Э. Маха, А. Эддингтона, А. Пуанкаре.

Верно замечая условность многих понятий, Кант строит свои знаменитые антиномии (противоречия), вызванные приложением понятий «абсолютных, бесконечных» (присущих лишь миру «вещей – в – себе») к миру опыта. В кантовских антиномиях с одинаковым успехом обосновываются утверждения типа « мир имеет начало во времени и ограничен в пространстве» и противоположное «мир не имеет начала во времени и бесконечен в пространстве». Кант был близок к пониманию, что антиномии проистекают из столкновения различных концепций материи, пространства, времени – континуальной (непрерывной) и дискретной (прерывной), «ньютоновской» и «лейбницевой». Согласование их произошло только в общей теории относительности А. Эйнштейна.

Еще дальше в осмыслении диалектической противоречивости познания продвинулся Георг Вильгельм Фридрих Гегель (1770–1831). В его системе мир представал как развитие, «инобытие» абсолютной идеи, происходящее (и, соответственно, осмысливаемое) диалектическим образом, в единстве и борьбе противоположностей, в качественных скачках. Философия Гегеля уже прямо подвергала критике механистические идеалы и нормы, КМ. Поразительно его утверждение о единстве пространства и времени: «В представлении пространство и время совершенно отделены друг от друга, и нам кажется, что существует пространство и, кроме того, также и время. Против этого «также» выступает философия» (Гегель Г.Ф. Энциклопедия философских наук. Т. 2. Философия природы. – М., 1975. С. 21). Это утверждение противоположно ньютоновским представлением об абсолютных пространстве и времени как «стенах помещения, в которое затем вселяется жилец – материя».

Не оценив в целом философские прозрения Канта и Гегеля, современники все же глубоко восприняли идею эволюции. Кант и Гегель «начинают научные революции второго типа» (Б.М. Кедров), где отказ от «видимости» дополняется «отказом от неизменности».

Уже в 1785 году английский астроном Уильям Гершель (1738–1822) выдвинул концепцию «островной Вселенной», а из сравнения с геологией и ботаникой предположил стадии «бутонов», «цветов» и «плодов» в космической эволюции. В 1801 году Ламарк произвел систематизацию животного мира, исходя из идеи его единства. В 1809 году вышла его же «Философия зоологии», где развивалась идея приспособления организмов к среде, которая станет одной из ведущих в концепции Ч. Дарвина. К 1830 году в эволюционном же духе были разработаны «Основания геологии» Ч. Лайеля. В 1828 году Ф. Вёлер впервые произвел синтез органического вещества (мочевины) из элементов. Еще более убедительными доказательствами материального единства мира оказались формирование (с 1808 по 1827) атомной теории Дж. Дальтоном (1766–1844), а также открытие в 1839 году клетки Т. Шванном (1810–1882). Последнее Ф. Энгельс называл в числе «трех великих открытий XIX века», добавляя к ним закон сохранения энергии (1842, Р. Майер) и эволюционное учение Ч. Дарвина (1809–1882), опубликованное в 1859 году и примененное уже к человеку в 1871 году. Хотя сейчас, спустя более века, обнаруживаются многие неувязки в теории Дарвина, она нисколько не утратила своей концептуальной ценности. Более того, выясняется, что идеи эволюции и естественного отбора применимы не только к биологическим видам, но к космологии и космогонии, к экономическим и культурным процессам.

Блистательным доказательством материального единства мира и «диалектики природы» явилось создание в 1869 году периодической системы элементов Д. Менделеева (1834–1907). История этого открытия (он увидел свою систему во сне) – один из удивительных примеров тех путей, которые выбирает научное открытие, подготовленное длительной логикой развития. Заметим, что так же, «во сне», и почти в то же время, было совершено другое важнейшее химическое открытие – формулы бензола: в 1865 году Ф. Кекуле, увидев змею, кусающую себя за хвост, понял, что, сложные органические соединения следует выражать не в линейном, а циклическом виде. Открытия второй половины XIX века дали основания Ф. Энгельсу (1820–1895) назвать свой фундаментальный труд, посвященный их осмыслению, именно «Диалектикой природы» (1873–1886 гг., издана в 1894 г.).

Совершенно удивительными были открытия в области наследственности Грегора Менделя (1822–1884). Замеченные, точнее переоткрытые заново лишь в XX веке, они дали начало генетике. Не менее интригующим и совершенно фундаментальным оказалось открытие в 1850 году II начала термодинамики, сформулированного Р. Клаузисом впервые в виде закона не сохранения, а изменения, развития. Оно станет основой естественнонаучной и даже общекультурной КМ XX века. В 1877 году Людвиг Больцман (1844–1906), связав астрономию с вероятностью, положил начало статистической термодинамике.

Надо сказать, что вероятностные и статистические представления, поначалу отвергаемые как не соответствующие идеалам научности, властно вторгались даже в механистическую КМ (например, максвелловское распределение молекул по скоростям). Несмотря на то, что вплоть до конца XIX века и даже в начале XX века предпринимались попытки, порой весьма остроумные, согласования новых явлений с механистической парадигмой (Л. Больцман, Дж. Гиббс, Г. Герц), поезд механицизма ушел. Работы Л. Больцмана, молекулярная теория Дж. Максвелла, электронная теория Г.А. Лоренца, его же исследования пространства и времени могут служить примерами того, как открытия, порожденные старой парадигмой, способны выявить ее пределы и привести к ее краху.

То были «вкрадчивые звуки бури» (пользуясь названием песни «Pink Floyd»), до которой оставалось уже совсем недолго. Хотя на заседании Лондонского Королевского общества в 1900 году председательствующий лорд У. Томпсон (Кельвин) заявил, что их поколение вступает в XX век, завершив физику, он же отметил «два облачка», слегка омрачавшие триумф. То были результат опыта Майкельсона – Морли, выявившего не-существование эфира, и неспособность классической механики объяснить спектр излучения «абсолютно черного тела». Из этих «облачков» спустя всего пять лет вылились два урагана – теория относительности и квантовая концепция. Лорд Томпсон был прав в отношении классического естествознания, которое действительно завершилось, точнее исчерпало себя – в рамках соответствующих идеалов и норм оно создало по-своему законченную КМ, где, действительно, оставалось только «уточнять до следующих знаков после запятой величины мировых постоянных». Трудно поверить, но именно эти слова говорил тогда вступающему в науку Максу Планку, одному из будущих отцов квантовой механики, его учитель Джолли, считая, что для того гораздо перспективнее будет химия или хотя бы пианистическое искусство.

Уже на рубеже XIX–XX в.в. в естествознании и, особенно как раз в физике, начались революционные открытия, радикально изменившие представления как о мире, так и его познании. В 1895 году были открыты рентгеновские лучи, покончившие с таким «атрибутом материи» (под которой по-прежнему понималось вещество), как непроницаемость. Та же участь постигла неделимость (которую относили к атому). После открытий электрона (Дж. Томсон, 1897), радиоактивности (1896 г, А. Беккерель) и радиоактивного распада (1897, Э. Резерфорд) понятие «атомос» могло означать «неделимый» только в словарях греческого языка. Хотя эти открытия производили углубление еще на один уровень структуры материального мира, тогда они воспринимались как известие о том, что «король – голый». В 1900 году было обнаружено (П.Н. Лебедев) давление света, что доказывало сочетание в нем волны и корпускулы. Отсюда оставался один шаг до признания перехода вещества в излучение, массы в энергию, хотя и это было поначалу воспринято как «гибель материи». В том же году М. Планк (1858–1947) ввел понятие «квант энергии» (т.е. минимальной порции энергии, которой она может испускаться или поглощаться). В 1905 году Альберт Эйнштейн (1879 – 1955) предложил «квант света», а вскоре опубликовал «Об электродинамике движущихся сред», где на пяти страницах, которые потрясли мир, изложил «специальную теорию относительности» (СТО).

В СТО Эйнштейн показал, что пространство и время отнюдь не абсолютны и неизменны, а могут представать по-разному в различных системах отчета. Такой вывод признавался и в классической физике и механике, но там не вызывало сомнений, что любые результаты можно свести к единой, абсолютной системе. Уверенность в таковой шла от Средних веков, имея религиозные корни. Даже Коперник говорил о взгляде с «позиций господа бога». Впоследствии идея абсолютной системы попросту считалась очевидной и не подвергалась обсуждению.

У Эйнштейна «привилегированная» система отсутствует, зато появляется тесная связь и взаимообусловленность пространства – времени в едином континууме. В общей теории относительности (ОТО) в эту связь добавляется также вещество. Еще более поразительным был вывод СТО о сокращении пространства – времени (знаменитый «парадокс близнецов») при движении со скоростями, близкими к скорости света с = 300000 км/сек (которая постулировалась как максимально возможная в природе). Интересно, что этот вывод Эйнштейн сделал из известных преобразований Г. Лоренца, которым придал совершенно иной физический смысл (так же, как ньютоновскому пространству и времени). Этот результат был столь неожидан и неприемлем для Лоренца, что он воскликнул: «почему я не умер раньше?» Наконец, на тех же пяти страницах содержался вывод о взаимосвязи массы и энергии. Формула Е = мс² стала своеобразным символом XX века.

Тогда же переход массы в энергию, вещества в излучение был воспринят как «исчезновение материи», научное доказательство неизбежной «гибели материального мира» и его сотворенности в «определенные, доступные вычислению времена». Даже в 20-ые – 30-ые г.г. некоторым крупным естествоиспытателям «материальная вселенная кажется уходящей подобно уже рассказанной сказке, растворяясь в небытии, как видение» (Дж. Джинс. Движение миров. – М., 1933. С. 143). Разделяя эти представления, сэр Артур Эддингтон, крупнейший астрофизик первой половины XX века, описывал «конец мира как изумительную радиопередачу, когда последний атом вещества перейдет в излучение». Аналогично истолковывалось и II начало термодинамики, которое «заставляет материальную вселенную двигаться всегда в одном направлении, которое кончается только смертью и уничтожением» (гипотеза «тепловой смерти» Вселенной).

Относительность к средствам наблюдения выявлялась и в исследованиях микромира, принимая и здесь не менее неожиданный характер. Если измерения в классической механике (линейкой, секундомером) не отражались на свойствах исследуемых объектов (хотя формально, конечно, существовал обмен молекулами между классическим объектом и измерительным прибором), то в случае микрочастиц измерительный прибор ощутимо воздействует на них. В итоге получается, что опыт показывает не то состояние объектов, которое мы собирались исследовать, а то, которое создало наше невольное воздействие. Это даже дало повод представителям махизма и эмпириокритицизма заявить, что «опыт – не средство, а предмет исследования» (отсюда и «эмпириокритицизм» – название нового, порожденного физикой варианта идеализма).

Еще в 1883 г. «крупный физик, но мелкий философ» Эрнст Мах (1838–1916) писал: «Не вещи (тела), а пространства, времена, цвета, звуки, запахи, давления (то, что мы называем ощущениями) составляют подлинные элементы мира». По существу, это был возврат – через физику – к классическому субъективному идеализму XVIII века. Он же в труде «Механика, изложенная историко-критически в своем развитии», дав всесторонний анализ понятий механики (без «Механики» Маха не было бы теории относительности, считал Эйнштейн), вместе с тем пришел к выводу об условности, «конвенциальности» любых научных понятий. В «конвенциализме» А. Пуанкаре, «селективном субъективизме» А. Эддингтона утверждалось, что улов «сетей науки» показывает скорее свойства самих сетей (размеры ячеек, форму), что развитие науки все более отдаляет природу и ее исследователя, углубляя «пропасть между «Законами Природы и законами природы, принятыми под таким названием в текущей физической практике». Возвращаясь к ньютоновскому образу океана истины, А. Эддингтон писал: «Мы обнаружили загадочный след на берегу неизвестного. После многочисленных попыток реконструировать существо, которому он принадлежит, оказалось … что это мы сами». (Эддингтон А.С. Пространство, время, тяготение. Одесса, 1923. С. 127).

Таким образом, гносеологические выводы из новых открытий оказались не менее драматичными. Покончил самоубийством Л. Больцман, так много сделавший для становления неклассического естествознания. В восприятии ученых классической школы дело выглядело так, будто все рушится, а их жизнь была потрачена впустую. В действительности же это был крах классического идеала достоверной, абсолютной истины «на все времена» (почему и казалось, что когда-нибудь все истины будут извлечены из «тайников природы»). Это был крах механистических представлений о природе, а трагичность восприятия ситуации была следствием необычности, неожиданности открытий, неподготовленности к ним (хотя сейчас мы можем видеть, задним числом, как неотвратимо они зрели).

Фоном для столь трагичного восприятия был общий кризис культуры, который охватил ведущие страны мира, подведя их к мировой войне, а Россию – к революции и гражданской войне. Обстоятельный анализ «новейшей революции в естествознании» дал В.И. Ленин, находившийся после поражения первой русской революции в изгнании, в Швейцарии. В книге «Материализм и эмпириокритицизм» (1908 г., изд. в 1909 г.) он показал опасность «физического идеализма» не только для науки, но и для общественной жизни, всей культуры. Изучив более 500 трудов в области естествознания и его философского осмысления, В.И. Ленин пришел к выводам: «Новая физика свихнулась в идеализм главным образом… потому, что физики не знали диалектики» (Ленин В.И. Полное собрание соч. Т. 18. С. 277); «В философском отношении суть «кризиса … физики» состоит в том, что старая физика видела в своих теориях «реальное познание материального мира», такого, «какой он есть», меж тем как новая физика создавала «неизмеримо более сложные картины реальности», ставя «по случаю ломки старых физических понятий старые философские вопросы» (Там же, с. 295). Исчезла не материя, писал В.И. Ленин, а «тот предел, до которого мы знали материю», поле не менее материально, чем вещество, а новые, все более «диковинные» открытия не разрушают, а только углубляют наши представления о мире. В. И. Ленин рассматривает процесс познания как диалектический переход «от явлений к сущности, так сказать I порядка, от сущности I порядка к сущности II порядка … и так далее, без конца».

К сожалению, свойственная вождю пролетариата резкая, агрессивная манера, страх перед событиями в России отпугнули многих ученых, не позволили его метким, аргументированным выводам в полной мере стать достоянием мировой научной общественности. У нас же работы Ленина стали в большей степени своеобразным идеологическим заклинанием (дав, скажем, повод журналу «Под знаменем марксизма» назвать Эйнштейна «платным агентом империализма»). Так или иначе, Ленин оказался прав в оценке ситуации как «болезни роста», из которой начало выбираться уже современное ему естествознание. И в ту пору, когда в России разгоралась братоубийственная война, в мировой науке начиналась «необычайная эпоха», которую крупнейший физик П.А.М. Дирак отсчитывает с 1919 г.