Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Медицина arrow Развитие физической картины мира

Роль внутренних и внешних факторов в формировании физической картины мира

На эволюционном этапе развития физики важнейшие физические знания развиваются по преимуществу под влиянием внутренних факторов. На основе опытных фактов соответствующего математического аппарата и элементов физической картины мира строятся все новые физические теории, позволяющие разрешить множество научных проблем и распространить принятое видение мира на все новые области явлений. В тех случаях, когда подобная экстраполяция порождает аномалии и противоречия, они разрешаются в рамках сложившихся стандартных методов исследования, характерных для данного этапа развития физики. Однако возможности такой стратегии исследования ограничены. Для перехода к новой физической картине мира одних лишь стандартных методов недостаточно. Оказывается необходимым обращение к новым методологическим идеям и мировоззренческим ориентирам, новому математическому аппарату, особое значение приобретает психология научного творчества, возникают сложные социально-психологические процессы в научных сообществах и т.д.

В дальнейшем будем понимать под внутренними факторами развития науки те предпосылки и элементы научного творчества, которые имманентны творческому процессу и в той или иной мере определяют содержание нового научного знания. С другой стороны, под внешними будем понимать такие факторы, которые могут создавать благоприятные (или неблагоприятные) условия для творчества, влиять на форму научного знания, на скорость распространения новых научных идей или на пути их возможных практических приложений. Учитывая эти определения, поставим вопрос о том, какие факторы послужили источниками творчества создателей двух первых в истории физики физических картин мира - механической и электродинамической.

Как известно, механическая картина мира имела ряд эмпирических предпосылок. К ним относятся прежде всего те опытные данные, которые не укладывались в аристотелевы представления о движении: установленные Галилеем эмпирические закономерности свободного падения теп и их движения под углом к горизонту, астрономические наблюдения, лежавшие в основе законов Кеплера, и т.д. Несомненно, что накоплению механических знаний способствовало развитие ремесленного производства, техники, строительного искусства и т.д. Но механистическая картина мира возникла лишь тогда, когда важнейшие опытные факты о механических явлениях синтезировались с плодотворными методологическими идеями, в результате чего возникла принципиально новая система фундаментальных теоретических объектов, идей и принципов.

Создатели механической картины мира - Галилей и Ньютон - исходили из демокритовского атомизма, который противопоставлялся Галилеем физике Аристотеля и всей схоластической традиции. Галилей был хорошо знаком и со взглядом Пьера Гассенди, развивавшего идеи Демокрита и Эпикура и давшего в своих сочинениях убедительную критику взглядов Аристотеля. Бесспорно влияние на Галилея духа итальянского Возрождения, противостоящего схоластике и стимулировавшего опытное естествознание.

Весьма разнообразными и разноплановыми были методические и культурные влияния на творчество Ньютона. С одной стороны, сам Ньютон считал себя эмпириком, что выразилось в его знаменитой фразе: «Гипотез не измышляю». Он полагал, что сформулированные им принципы механики прямо и непосредственно вытекают из опыта (что, конечно, было заблуждением). В этой связи несомненно влияние на Ньютона основателей английского эмпиризма - Бэкона, Гоббса и Локка.

С другой стороны, Ньютон развивал некоторые идеи английских неоплатоников Генри Мора и Исаака Барроу, в частности идею абсолютного пространства, понимаемого им как «вместилище Бога». По-видимому, на Ньютона повлияла и развивавшаяся Генри Мором идея об инертности материи и активности духовного начала. В своей работе «О тяготении» Ньютон подчеркивает, что тела в отличие от пространства обладают активностью, исходящей в конечном счете из божественной активности. Последняя проявляется в существовании сил природы, - прежде всего силы тяготения. Вместе с тем, по Ньютону, все тела обладают инертностью, выражающейся в наличии у них инертной массы.

Известно, что Ньютон был приверженцем механистического атомизма и идеи об универсальности законов природы, о единстве физических закономерностей в земных условиях и в космосе. Эта идея была решающей при построении Ньютоном закола всемирного тяготения. Но бесспорно также, что Ньютон разделял деистическую доктрину мироздания. Он полагал, что машина мироздания создана творцом столь совершенной, что уже не нуждается более в каком-либо вмешательстве божественной силы и целесообразно функционирует по вложенным в нее механическим законам. Более того. Ньютон верил, что Бог может создавать миры с иными законами в других частях бесконечной Вселенной.

На творчество Ньютона, по-видимому, оказала определенное влияние не только философия, теология, но и алхимия. Как известно, Ньютон занимался алхимией на протяжении десятков лет и оставил обширные алхимические рукописи. Занятия алхимией не были для Ньютона чем-то вроде «хобби», никак не связанного с его основными занятиями. Об этом свидетельствует то, что в его алхимических рукописях содержатся некоторые идеи, хронологически предшествовавшие аналогичным построениям в рамках механической картины мира. В частности, Ньютон обсуждает алхимическую дихотомию активного (мужского) и пассивного (женского) начал, а в последующем связывает активное начало с силами притяжения и отталкивания, а пассивное - с инертностью материи.

Если на создателей механической картины мира повлияли идеи механического атомизма, то на создателей электродинамической картины мира, Фарадея и Максвелла, исходивших из других опытных фактов и явлений, повлияли совсем другие идеи - континуализм и динамизм. Как известно, Фарадей отвергал атомистическую гипотезу и полагал, что в основе всех явлений природы лежит универсальное непрерывное физическое поле. Он писал, что не может себе представить ни в каком месте пространства - пустого или заполненного материей - ничего, кроме сил и линий, по которым они действуют. Но такое понимание физической реальности требует нового понимания и ее основных свойств - движения, взаимодействия и т.п. В частности, принцип дальнодействия заменяется принципом близкодействия, согласно которому взаимодействие распространяется с конечной скоростью и проходит через все промежуточные точки. При этом меняется вся система фундаментальных теоретических объектов и принципов, определяющих видение мира.

Формируя новые представления о материи, Фарадей опирался на идеи хорватского ученого XVIII в. Руджера Бошковича, согласно которому все существующее может быть представлено как множество силовых центров в пустоте и сил, действующих между ними и заполняющих все бесконечное пространство. Бошкович противопоставлял свои идеи механическим представлениям о материи, с которыми он отождествлял материализм, и стремился построить свой вариант атомизма, лишенный недостатков предшествующих вариантов. Эти идеи возникли не на «пустом месте» - они развивали и конкретизировали традиции философского континуализма, идущие еще от Аристотеля, а впоследствии развитые Декартом и Лейбницем. Следовательно, закладывая основы новой физической картины мира, Фарадей, по сути дела, развивал давнюю историко-философскую и культурную традицию. Подобно Галилею, Фарадей не был «чистым эмпириком». Гениальные опыты Фарадея, в том числе открытие им явления электромагнитной индукции, не смогли бы быть им поставлены и правильно интерпретированы без использования элементов нового физического мировоззрения. Что же касается внешних факторов, то они включают в себя прежде всего социальные условия научного творчества и социальные потребности общества. Для иллюстрации действия первых достаточно привести процесс Галилея и его влияние на развитие науки в различных странах Европы. Известно, что после приговора, вынесенного инквизицией Галилею, даже его друг Гассенди, в течение всего процесса поддерживавший Галилея, не осмелился произнести слова утешения. Декарт был потрясен приговором и изменил весь последующий характер своей научной деятельности. После осуждения Галилея наука в Италии постепенно приходит в упадок, а центр научной активности перемещается в Англию. Возможно, этому способствовала «свобода совести протестантов» перед «связанными своими догмами католиками», препятствовавшими свободному развитию научных знаний.

Хорошо известно, что возникновению современной науки предшествовало развитие техники и производительных сил, великие географические открытия, формирование капиталистического способа производства и общественных отношений. Все это стимулировало рост общественных потребностей в новых научных знаниях. При отсутствии таких потребностей большинство научных открытий Нового времени либо оказались бы невозможными, либо не приобрели бы широкого общественного резонанса. Однако верно и то, что формирование новой физической картины мира обычно предшествует наиболее существенным сдвигам в развитии техники и производительных сил. Сначала должно сформироваться новое плодотворное видение мира, и лишь затем на его основе строятся новые теории и возникают наиболее важные для человечества практические приложения. Характер общественных отношений и уровень развития производительных сил могут создавать те или иные условия для творчества, для научного прогресса, влиять на скорость распространения уже сформировавшихся научных идей, на характер их практических приложений и т.д. Но они не могут определять содержание фундаментальных научных знаний.

Так, например, электродинамическая картина мира возникла не на базе каких-то технических достижений в электротехнике (в то время их попросту не было), а на основе новых опытных фактов и плодотворных методологических идей. Сначала ни Фарадею, и никому иному не было известно, может ли она иметь широкое практическое применение. И лишь спустя десятилетия в условиях быстрого роста техники, промышленности, появления новых общественных потребностей на ее основе возникла электротехника - важнейшая предпосылка современного технического прогресса.

Таким образом, хотя следует согласиться с положением, что рост научных знаний обусловлен взаимодействием внутренних и внешних факторов, именно внутренние факторы служат источником идейного содержания новых научных знаний, двигают вперед физическое мировоззрение. Абсолютизация роли внешних факторов в развитии науки может привести к неверному выводу, что само содержание научных знаний обусловлено социальными факторами и не имеет объективного значения.

Таким образом, поскольку картина мира может выступать предзнанием для формирующихся физических теорий и понятий, давая последним тот материал, опираясь на который теоретические термины получают концептуальную интерпретацию.

В свою очередь, структура физической теории обусловлена общими особенностями методологии физического познания, поэтому мы обратимся к анализу основных исторических этапов становления развития этой методологии от Коперника, Галилея, Ньютона до наших дней.

Ранее мы рассмотрели глобальные естественнонаучные революции, которые связаны с изменением миросозерцания. Речь идет о переходе от моноцентризма к геоцентризму, затем от геоцентризма к гелиоцентризму и, наконец, переходу от гелиоцентризма к полицентризму.

Как правило, такие революции начинаются с решения чисто астрономических проблем, вызванных несоответствием принятой системы отсчета наблюдаемых движений в изучаемом мире. Но далее она сопровождается радикальным пересмотром имевшихся космологических представлений о самом мире и о Вселенной в целом. А завершается она подведением нового физического фундамента под изменившиеся космологические представления о своем мироздании. Таким образом, в основании нового миросозерцания лежит физическая картина мира, которая объединяет и астрономию, и космологию, и физику.

Каждая целостная физическая картина мира включает ряд «блоков», среди которых наиболее значимы:

  • - концепция «мира естествознания» как целого;
  • - концепция «пространства и времени», их конечности и бесконечности;
  • - концепция структурных уровней материи, включающая знания о причинности и основных типах природных взаимодействий;
  • - концепция самоорганизации и эволюции, к которой сейчас примыкает идея глобального эволюционизма;
  • - концепция человека и его места в мире.

Каждый из этих блоков включает некоторые основные принципы, общие для всей сферы естественнонаучного познания и осуществляющие связь между блоками.

В современном естествознании принято рассматривать механистическую (ньютонианскую), электродинамическую и квантово-полевую физические картины мира.

Переход от одной физической картины мира к другой являет собой естественнонаучную революцию.

Поворотные пункты в развитии физики, содержание которых состоит в изменении физической картины мира, дают возможность указать характерные особенности таких поворотов. При переходе к современной физической картине мира это:

  • 1. Возникновение неустранимых теоретических парадоксов (невозможно было дать механическое объяснение электромагнитных явлений).
  • 2. Возник парадокс - материальная среда, носитель электромагнитной волны, оказывается, не обладает свойствами обычной материи. Выражением этого парадокса был отрицательный результат эксперимента Майкельсона - Морли.
  • 3. Неустранимые теоретические парадоксы в связи с развитием квантовой теории - несовместимость волновых и корпускулярных свойств квантовых объектов.
  • 4. Осознание неприменимости в новой сфере исследования исходных образов предшествующей физической картины мира. Например, Э. Мах выступил против атомистических концепций.
  • 5. Возникновение мировоззренческого и методологического кризиса в науке в связи с «исчезновением материи», «исчезновением объективной реальности».

Таким образом, как только «неустранимые» парадоксы становятся разрешимыми, возникает новая естественнонаучная картина мира.

Появление новой естественнонаучной картины мира приводит к довольно резкой демаркации между старым и новым знанием. Но природа не знает абсолютных разграничительных линий, так как существует генетическая и структурная связь материальных процессов.

Каким же образом происходит коррекция новой физической картины мира и «старых» знаний?

Дело в том, что имеет место так называемый принцип соответствия, который отражает общую закономерность развития как физического, так и всего естественнонаучного знания.

В 50-е гг. российский методолог науки И.В. Кузнецов сформулировал принцип соответствия следующим образом.

Теории, справедливость которых экспериментально установлена для той или иной области физических явлений, с появлением новых, более общих теорий не устраняются как нечто ложное, но сохраняют свое значение для прежней области явлений как предельная форма и частный случай новых теорий.

Выводы новых теорий в той области, где была справедлива старая «классическая» теория, переходит в выводы классической теории. Математический аппарат новой теории, содержащий некоторый характеристический параметр, значения которого различны в старой и новой областях явлений, при надлежащем значении характеристического параметра переходит в математический аппарат старой теории.

Так, квантовая механика асимптотически переходит в классическую механику, если можно пренебречь величиной кванта действия и полагая его стремящимся к нулю.

Релятивистская механика превращается в механику Ньютона при малых скоростях движения, когда можно считать скорость света бесконечно большой.

Общая теория относительности при отсутствии гравитационного поля и стремлении так называемых гравитационных потенциалов к нулю переходит в специальную теорию относительности, а при малых скоростях и слабых полях - в классическую механику и т.д.

Однако кроме количественных значений и величин в физические картины мира входят фундаментальные идеализации и представления.

Естественно, что смысл и значение принципа соответствия будут совершенно различными в зависимости от того, сохраняется или не сохраняется качественное содержание основных понятий и базисных идеализаций при переходе от одной теории к другой.

Например, если бы понятия массы, энергии, длины, интервала времени в классической механике и в специальной теории относительной по физическому смыслу были тождественны, то различие между теориями было бы чисто количественным (уточнялись бы формулы, выражающие количественные отношения между величинами).

Тогда принцип соответствия обеспечивал бы только согласование этих количественных значений в предельном случае. Однако одни и те же уравнения, например, преобразования Лоренца, имеют принципиально разный физический смысл в зависимости от того, будем ли мы их понимать с позиций классической картины мира (как это сделал К. Лоренц) или с позиций картины мира специальной теории относительности (как это сделал А. Эйнштейн).

Анализ изменений картины мира с переходом к квантовой механике еще раз показал, что с созданием новой теории меняется физический смысл, а не только их математическая форма.

Так, квантовая механика имеет ряд особенностей, отличающих ее от классической механики. Эти особенности проявятся в способе описания явлений.

Известно, что свойства объектов всегда проявляются в их взаимодействии с другими объектами, в частности со средствами наблюдения - приборами. Это имеет место как в классической, так и в квантовой физике. Но в классической физике влияние средств измерения на объект настолько незначительно, что от него можно отвлечься в силу того, что классические объекты по масштабу совпадают со средствами измерения. Поэтому в классической физике можно говорить о состоянии движения объекта безотносительно к средствам наблюдения.

В квантовой же механике квантовые объекты неизмеримо меньше средств наблюдения и испытывают поэтому существенное воздействие со стороны последних. Но этим не исчерпывается своеобразие взаимодействия квантовых объектов со средствами измерения.

Квантовые объекты обладают качественно новыми свойствами по сравнению с макроприборами, что также требует новых методов описания.

Все это приводит к необходимости ввести в описание квантовых объектов новый элемент относительности - относительность к средствам наблюдения.

Или возьмем свойства микрообъекта. У микрообъектов в одних условиях выступают на первый план волновые свойства, в других - корпускулярны.

Получается, что характерная особенность микрообъекта заключается в том, что ему присуща потенциальная возможность проявить себя либо как волна, либо как частица, либо некоторым промежуточным образом в зависимости от окружающих условий. Таким образом, можно сделать вывод, что фундаментальные идеализации с изменением физической картины мира ведут к изменению физического смысла уравнений, хотя математическая форма может оставаться прежней.

Сила же принципа соответствия проявляется тогда, когда новая и старая теории наиболее решительно отличаются друг от друга, когда совершается коренное преобразование физических теорий. Именно здесь неизбежность взаимосвязи новых и старых законов посредством предельного перехода становится нетривиальной, имеющей глубокое принципиальное значение.

Этот принцип принимает наиболее острую форму именно тогда, когда сопоставляются не просто основные понятия сменивших друг друга теорий, а соответствующие картины мира. Например, понятие массы, энергии, импульса есть и в механике Ньютона, и в теории относительности Эйнштейна, и в квантовой теории. Казалось бы, различие между ними только количественное, обусловленное различиями в уравнениях, выражающих физические законы. Однако ситуация выглядит гораздо сложнее, если принять во внимание, что мир Ньютона - это мир вещей (материальных точек), мир Эйнштейна - это мир событий, а мир квантовой теории - это мир потенциальной возможности и действительности.

Естественно, что осмысление предельного перехода от потенциальных возможностей к событиям, а от событий к материальным точкам, вещам лежит за границами возможностей научного метода. А каждая смена физических картин мира сопровождается усложнением структуры познавательного отношения ученого к познаваемому объекту.

 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

СКАЧАТЬ ОРИГИНАЛ
Развитие физической картины мира