Наука и научный метод

Научное знание.

Вообще методология социального познания отличается от ме­тодологии естественнонаучного познания из-за различий в самом предмете:

1) социальное познание дает саморазрушающийся ре­зультат («знание законов биржи разрушает эти законы», — гово­рил основатель кибернетики Н. Винер);

2) если в естественнонауч­ном познании все единичные факторы равнозначны, то в социаль­ном познании это не так.

Поэтому методология социального познания должна не только обобщать факты, но иметь дело с инди­видуальными фактами большого значения. Именно из них происте­кает и ими объясняется объективный процесс. В современной науке намечается тенденция к сближению естественнонаучной и гуманитарной методологии, но все же разли­чия, и принципиальные, пока остаются. Научный метод как таковой подразделяется на методы, используемые на каждом уровне исследо­ваний. Выделяются таким образом эмпирические и теоретические ме­тоды. К первым относятся:

1) наблюдение — целенаправленное вос­приятие явлений объективной действительности;

2) описание — фик­сация средствами естественного или искусственного языка сведений об объектах;

3) измерение — сравнение объектов по каким-либо сход­ным свойствам или сторонам;

4) эксперимент — наблюдение в специ­ально создаваемых и контролируемых условиях, что позволяет вос­становить ход явления при повторении условий.

К научным методам теоретического уровня исследований сле­дует отнести:

1) формализацию — построение абстрактно-матема­тических моделей, раскрывающих сущность изучаемых процессов действительности;

2) аксиоматизацию — построение теорий на ос­нове аксиом — утверждений, доказательства истинности которых не требуется;

3) гипотетико-дедуктивный метод — создание систе­мы дедуктивно связанных между собой гипотез, из которых выво­дятся утверждения об эмпирических фактах.

Другим  способом деления будет разбивка на методы, при­меняемые не только в науке, но и в других отраслях человечес­кой деятельности; методы, применяемые во всех областях на­уки; и методы, специфические для отдельных разделов науки. Так мы получаем всеобщие, общенаучные и конкретно-научные методы.

Среди всеобщих можно выделить такие методы, как:

анализ — расчленение целостного предмета на составные части (стороны, признаки, свойства или отношения) с целью их все­стороннего изучения;

синтез — соединение ранее выделенных частей предмета в единое целое;

абстрагирование — отвлечение от ряда несущественных для данного исследования свойств и отношений изучаемого яв­ления с одновременным выделением интересующих нас свойств и отношений;

обобщение — прием мышления, в результате которого ус­танавливаются общие свойства и признаки объектов;

индукция — метод исследования и способ рассуждения, в котором общий вывод строится на основе частных посылок;

дедукция — способ рассуждения, посредством которого из общих посылок с необходимостью следует заключение частного характера;

аналогия — прием познания, при котором на основе сходства объектов в одних признаках заключают об их сходстве и в других признаках;

моделирование — изучение объекта (оригинала) путем со­здания и исследования его копии (модели), замещающей оригинал с определенных сторон, интересующих исследователя;

классификация — разделение всех изучаемых предметов на отдельные группы в соответствии с каким-либо важным для исследователя признаком (особенно часто используется в описательных науках — многих разделах биологии, геологии, географии, кристаллографии и т.п.).

Большое значение в современной науке приобрели статисти­ческие методы, позволяющие определять средние значения, харак­теризующие всю совокупность изучаемых предметов. «Применяя статистический метод, мы не можем предсказать поведение отдель­ного индивидуума совокупности. Мы можем только предсказать ве­роятность того, что он будет вести себя некоторым определенным образом... Статистические законы можно применять только к боль­шим совокупностям, но не к отдельным индивидуумам, образую­щим эти совокупности»

 Развитие науки.

Эпоха античности дала миру произведения, научные работы и философские идеологии многих ученых и философов.

         Фалес Милетский – первый из философов античности, который поставил различные исследования и явления природы на уровень научности. В своих философских суждениях он выдвинул гипотезу, что причиной мироздания и всего сущего является вода. «Из воды все исходит, и в воду же возвращается».  Это было первое научное высказывание всего античного мира, которое заложило основу развития философии в целом и естествознания в частности.

         Анаксимандр – ученик Фалеса, входивший в «Милетскую школу». В своих философских суждениях возражает Фалесу, полагая, что все предметы и объекты в мире произошли из огня. Он сделал вывод, что огонь является прародителем живых и неживых тел, и что процесс образования планеты и её населения имеет внеземную природу.

Анаксимен – также ученик Фалеса, представитель «милетской школы». Возражая Фалесу и Анаксимандру. Считает, что все произошло из воздуха. По его мнению, воздушная среда является неотъемлемым атрибутом физиологических процессов растений и животных, обмена веществ. Воздух необходим для конденсации воды в атмосфере при испарении и выпадении осадков.

Гераклид Эфесский, 4-5 век до н.э., полагал, что все процессы и явления, все тела и судьбы бытия – непостоянны и подвергаются динамическому изменению. Он заложил основы «диалектика», изучающей стороны и качества материального мира. «Все течет, все изменяется», «Нельзя 2 раза войти в одну и ту же реку», «Ничто не вечно».

В эпоху античности появились в науке и философии первые научные доктрины (парадигмы). Первой научной доктриной Древней Греции стала математическая доктрина, представленная Пифагором, и позднее развитая Платоном.       

Картина мира, представленная пифагорейцами поражала своей гармонией – протяженный мир тел, подчиненный законам геометрии, движению небесных тел по математическим законам, законам прекрасно устроенного человеческого тела и т.д. Свое отношение и завершение математическая доктрина получила в философии Платона, который нарисовал грандиозную картину истинного мира – мира идей представляющую собой иерархически упорядоченную структуру. Эта доктрина заложили основы развития естествознания, опираясь не на материальные стороны вещества (как этот было при Гераклите), а на числовые закономерности бытия.

Согласно этой доктрине: мир – упорядоченный космос, чей порядок сродни порядку внутри человеческого разума. Следовательно, возможен рациональный анализ эмпирического мира; упорядоченность космоса является следствием существования некоего всепроникающего разума, наделившего природу назначение и целью.

Второй научной доктриной античности, оказавшей громадное влияние на все последующее развитие науки, стал атомизм. В её основе лежит представление о том, что все предметы и объекты бытия, материального мира состоят из мельчайших микроскопических неделимых частиц – атомов ( с гр. неделимый). Проблемы бытия и не бытия, существования и возникновения, множества и числа, делимости и качества – все эти проблемы, затронутые предыдущими школами, нашли свое отражение в системе атомизма. Основателями его стали Левкипп и Демокрит. Согласно этой доктрине, начало всего сущего – это неделимые частицы – атомы и пустота. Ничто не возникает из несуществующего и не уходит в небытие. Возникновение вещей есть соединение атомов, а уничтожение – распадение на части. Причины естественных явлений безличны и имеют физическую природу, их следует искать в земном мире. Познание мира идет путем сочетания чувств, опыта и его рацинального преобразования. Атомизм является физической программой и служит инструментом объяснения многочисленных процессов и явлений природы, проходящих на микроуровне.

Доктрина Аристотеля стала третьей научной доктриной античности. Аристотель возражал Пифагору, Демокриту, Платону, одновременно отказываясь от материальных и атомистических идей, пытаясь найти третий путь. Он понимал, что миропонимание должно происходить путем чувственного познания и логического осмысления.      Аристотель предлагает 4 причины бытия:

- формальную,

- материальную.

- действующую

- целевую.

Он создал раздел философии «Метафизика», изучающий особенности духовного мира, морального и этического путем осмысления сознанием или логикой. В метафизике Аристотель воссоздает мир как целостное естественно возникшее образование, имеющее причины в себе самом. Заслугой Аристотеля является написание его знаменитого «Органона» - трактата по логике, поставившего науку на прочный фундамент логически обоснованного мышления. Он систематизировал накопленные к этому времени научные знания. Аристотель занимался вопросами политологии, правоведения, экономики и торговли, астрофизики, географии и геологии, ботаники и зоологи, физиологи и эволюции. Он дал характеристику и описал известные к тому времени 500 видов растений и животных, расположив их в иерархический таксономический ряд по порядку, согласно уровню организации. Кроме того, Аристотель является основоположником многих перечисленных выше наук.

Развитие естествознания не является лишь монотон­ным процессом количественного накопления знаний об окружающем природном мире (как это могло показаться из предшествующего изложения). В развитии науки появляются перелом­ные этапы, кризисы, выход на качественно новый уровень знаний, радикально меняющий прежнее видение мира. Эти переломные этапы в генезисе научного знания по­лучили наименование научных революций.

Научная революция приводит к формированию совер­шенно нового видения мира, вызывает появление принци­пиально новых представлений о его структуре и функцио­нировании, а также влечет за собой новые способы, мето­ды его познания.

Важнейшим фрагментом античной научной картины мира стало последовательное геоцентрическое учение о мировых сферах. Геоцентризм той эпохи вовсе не был «естественным» описанием непосредственно наблюдаемых фактов.

Вторая глобальная научная революция приходится на XVI— XVIII вв. Ее исходным пунктом считается как раз переход от геоцентрической модели мира к гелиоцентрической. Это, безусловно, самый заметный признак смены научной картины мира, но он мало отражает суть происшедших в эту эпоху перемен в науке. Классиками-первопроходцами признаны: Н. Коперник, Г. Галилей, И. Кеплер, Р. Декарт, И. Ньютон.

В чем же заключаются принципиальные отличия созданной ими науки от античной? Классическое естествознание заговорило языком математики. Античная наука тоже ценила математику, однако ограничивала сферу ее применения «идеальными» небесными сферами, полагая, что описание земных явлений возможно только качественное, т.е. нематематическое. Новое естествознание сумело выделить строго объективные количественные характеристики земных тел (форма, величина, масса, движение) и выразить их в строгих математических закономерностях. Новоевропейская наука нашла также мощную опору в методах экспериментального исследования явлений со строго контролируемыми условиями. Это подразумевало активное, наступательное отношение к изучаемой природе, а не просто ее созерцание и умозрительное воспроизведение.

Классическое естествознание безжалостно разрушило античные представления о космосе как вполне завершенном и гармоничном мире, который обладает совершенством, целесообразностью и т.д. На смену им пришла скучная концепция бесконечной, без цели и смысла существующей Вселенной, объединяемой лишь идентичностью законов.

Доминантой классического естествознания, да и всей науки Нового времени стала механика. Возникла мощная тенденция сведения (редукции) всех знаний о природе к фундаментальным принципам и представлениям механики. При этом все соображения, основанные на понятиях ценности, совершенства, целеполагания были грубо изгнаны из царства научной мысли. Утвердилась чисто механическая картина природы.

Сформировался также четкий идеал научного знания: раз и навсегда установленная абсолютно истинная картина природы, которую можно подправлять в деталях, но радикально переделывать уже нельзя. При этом в познавательной деятельности подразумевалась жесткая оппозиция субъекта и объекта познания, их строгая разделенность. Объект познания существует сам по себе, а субъект (тот, кто познает) как бы со стороны наблюдает и исследует внешнюю по отношению к нему вещь (объект), будучи при этом ничем не связанным и не обусловленным в своих выводах, которые в идеале воспроизводят характеристики объекта так, как есть «на самом деле».

Таковы особенности второй глобальной научной революции, условно названной по имени ее завершителя ньютоновской. Ее итог — механистическая научная картина мира на базе экспериментально-математического естествознания. В общем русле этой революции наука развивалась практически до конца XIX в.

В эпоху Возрождения было воскрешено и развито то рациональное, что содержалось в трудах великих греческих философов.

         Николай Коперник - творец гелиоцентрической системы мира, а также теории о вращении Земли вокруг Солнца, о суточном вращении Земли вокруг своей оси, которая вступала в противоречие с существовавшими представлениями о Земле как избраннице Божией, стоящей, согласно схеме Птолемея, в центре мира.

         Галилео Галилей - создатель основ механики, борец за передовое мировоззрение. Галилей развивал и защищал систему Коперника. Родился он в Арчетри, близ Флоренции, в семье купца. Отец хотел, чтобы он стал врачом, поэтому послал его в Пизу. В возрасте 25 лет Галилей стал профессором математики. Велики его заслуги в области астрономии:    открыл 4 спутника Юпитера; открыл пятна на Солнце и кольца Сатурна; принял теории Коперника о строении Вселенной; считался «отцом» экспериментальной физики, так как верным считал только то, что может быть доказано опытным путем; единственным критерием истины считал чувственный опыт, практику.

         Джордано Бруно (1548—1600) — итальянский ученый эпохи Возрождения, провозгласивший новое прогрессивное мировоззрение, за что был сожжен инквизицией на костре в Риме. Дополнил систему Коперника рядом новых положений: о существовании бесконечного количества миров; о том, что Солнце не является неподвижным, а меняет свое положение по отношению к звездам; о том, что атмосфера Земли вращается вместе с нею. Главная идея Д. Бруно — идея о материальном единстве Вселенной как совокупности бесчисленных миров, таких же планетных систем, как наша. В познании природы, считал Д. Бруно, наряду с опытом существенную роль должен играть человеческий разум, а величайшей задачей человеческого разума является познание законов природы.

Ф. Бэкон (1561—1626) положил начало науке, основанной на точных знаниях и эксперименте.

Р. Декарт (1596—1650) в теории познания является основателем рационализма, сторонник дедуктивного метода познания. Декарт обосновал всесилие разума, считал, что критерий истины — в разуме. В отличие от Ф. Бэкона, Р. Декарт полагал, что опытные данные о вещах часто бывают обманчивы, а дедукция, или чистый вывод одного из другого, проведенная разумом, никогда не может быть неверна. Декарт считал, что, подобно тому, как математик силой ума решает математические задачи, так и философ может постичь истину одной лишь силой ума. Рационалисты видели идеал науки в математике, для них это была «чистая наука», якобы не зависящая от опыта. Спиноза тоже считал, что знания, получаемые из опыта, являются недостоверными, случайными, тогда как разум дает нам достоверное и необходимое знание.

Декарт признавал сомнения методом рассуждения, посредством которого можно избежать всяких предвзятых и привычных понятий и прийти к установлению достоверных истин. Он заявлял, что сомневается как в правильности наших представлений о мире, так и в существовании самого мира: «Я мыслю, следовательно, я существую».

         Естествознание XVII в. характеризовалось формированием механистического подхода. Основы были заложены итальянским ученым Г. Галилеем, создавшим один из главных разделов механики — динамику (науку о вращении небесных тел), открывшим законы свободного падения тел, законы движения маятника. В конце XVII — начале XVIII в. перед И. Ньютоном встала задача описания законов механического движения, что им и было с блеском сделано. Естествознание этого периода было механическим, так как ко всем процессам природы применялся исключительно масштаб механики. Но уже в конце XVII — начале XVIII в. в математике И. Ньютоном и Г. Лейбницем создается анализ бесконечно малых, Р. Декартом — аналитическая геометрия, М.Ломоносовым развивается атомно-кинетическое учение, формируется идея развития в биологии К. Вольфом.

         Г. Лейбниц (1646—1716) стремился примирить религию и науку. В основе природы, по Лейбницу, лежат самостоятельные духовные субстанции — «монады», являющиеся основой всех вещей, всей жизни. Большие заслуги имеет Лейбниц в области математики. Независимо от Ньютона он создал дифференциальное и интегральное исчисление (анализ бесконечно малых), которое является мощным средством познания мира, так как позволяет естествознанию изображать не только состояния, но и процессы, а значит, движение. Лейбниц вывел закон непрерывности — природа никогда не делает скачков, а развитие происходит непрерывно; разработал учение о лестнице существ — непрерывном ряде всех живых существ, которое в XVIII в. получило широкое распространение в биологической науке; высказал идею о единстве живого, которая в. дальнейшем послужила формированию эволюционного учения.

П. Лаплас (1749—1827) — французский астроном, математик, физик, автор классических трудов по теории вероятностей и небесной механике, в которой достиг выдающихся результатов, подытоженных в пятитомнике «Трактат о небесной механике». Сделал почти все то, что не смогли сделать его предшественники для объяснения движения тел Солнечной системы на основе закона всемирного тяготения. Лаплас решил сложные проблемы движения планет и их спутников, доказал устойчивость Солнечной системы в течение очень длительного времени и высказал гипотезу ее происхождения. Как председатель Палаты мер и весов активно внедрял в жизнь новую метрическую систему мер.

Вторая научная революция завершалась творчеством одного из величайших ученых в истории человечества, ка­ковым был Исаак Ньютон (1643-1727). Его научное на­следие чрезвычайно разнообразно. В него входит и созда­ние (параллельно с Лейбницем, но независимо от него) диф­ференциального и интегрального исчисления, и важные астрономические наблюдения, которые Ньютон проводил с помощью собственноручно построенных зеркальных теле­скопов (он так же, как и Галилей, именно телескопу обя­зан первым признанием своих научных заслуг), и большой вклад в развитие оптики (он, в частности, поставил опыты в области дисперсии света и дал объяснение этому явле­нию). Но самым главным научным достижением Ньютона было продолжение и завершение дела Галилея по созданию классической механики. Благодаря их трудам XVII век считается началом длительной эпохи торжества механи­ки, господства механистических представлений о мире.

Ньютон сформулировал три основных закона движения, которые легли в основу механики как науки. Первый за­кон механики Ньютона — это принцип инерции, впервые сформулированный еще Галилеем: всякое тело сохраняет состояние покоя или равномерного и прямолинейного дви­жения до тех пор, пока оно не будет вынуждено изменить его под действием каких-то сил. Существо второго зако­на механики Ньютона состоит в констатации того факта, что приобретаемое телом под действием какой-то силы ускорение прямо пропорционально этой действующей силе и обратно пропорционально массе тела. Наконец, третий закон механики Ньютона — это закон равенства действия и противодействия. Этот закон гласит, что действия двух тел друг на друга всегда равны по величине и направлены в противоположные стороны.

Данная система законов движения была дополнена от­крытым Ньютоном законом всемирного тяготения, соглас­но которому все тела, независимо от их свойств и от свойств среды, в которой они находятся, испытывают взаимное при­тяжение, прямо пропорциональное их массам и обратно пропорциональное квадрату расстояния между ними.

Идеи Ньютона, опиравшиеся на математическую физи­ку и эксперимент, определили направление развития есте­ствознания на многие десятилетия вперед. Вместе с тем, эти идеи предопределили механические взгляды на материаль­ный мир, которые господствовали в естествознании не толь­ко в течение XVII и XVIII веков, но и почти весь XIX век. В целом природа понималась как гигантская механиче­ская система, функционирующая по законам классической механики.

В это время последовала целая серия блестящих открытий в физике (открытие сложной структуры атома, явления радиоактивности, дискретного характера электромагнитного излучения и т.д.). Их общим мировоззренческим итогом явился сокрушительный удар по базовой предпосылке механистической картины мира — убежденности в том, что с помощью простых сил, действующих между неизменными объектами, можно описать все явления природы и что универсальный ключ к пониманию происходящего дает в конечном счете механика И. Ньютона. Наиболее значимыми теориями, составившими основу новой парадигмы научного знания, стали теория относительности (специальная и общая) и квантовая механика. Первую можно квалифицировать как новую общую теорию пространства, времени и тяготения. Вторая обнаружила вероятностный характер законов микромира, а также неустранимый корпускулярно-волновой дуализм в самом фундаменте материи. Подробнее суть этих открытий будет рассмотрена в следующих главах. Здесь же целесообразно сформулировать те принципиальные изменения, которые претерпела общая естественно-научная картина мира и сам способ ее построения в связи с появлением этих теорий. Наиболее контрастные ее изменения состояли в следующем.

Ньютоновская естественно-научная революция изначально была связана с переходом от геоцентризма к гелиоцентризму. Эйнштейновский переворот в этом плане означал принципиальный отказ от всякого центризма вообще. Привилегированных, выделенных систем отсчета в мире нет, все они равноправны. Причем любое утверждение имеет смысл, только будучи «привязанным», соотнесенным с какой-либо конкретной системой отсчета. А это и означает в итоге, что любое наше представление, в том числе и вся научная картина мира в целом, релятивны, т.е. относительны.

Классическое естествознание опиралось и на другие исходные идеализации, интуитивно очевидные и прекрасно согласуюшиеся со здравым смыслом. Речь идет о понятиях траектории частиц, одновременности событий, абсолютного характера пространства и времени, всеобщности причинных связей и т.д. Все они оказались неадекватными при описании микро- и мегамиров и потому были видоизменены. Так что можно сказать, что новая картина мира переосмыслила исходные понятия пространства, времени, причинности, непрерывности и в значительной мере «развела» их со здравым смыслом и интуитивными ожиданиями.

Неклассическая естественнонаучная картина мира отвергла классическое жесткое противопоставление субъекта и объекта познания. Объект познания перестал восприниматься как существующий «сам по себе». Его научное описание оказалось зависимым от определенных условий познания. (Учет состояния движения систем отсчета при признании постоянства- скорости света; учет способа наблюдения (класса приборов) при определении импульса или координат микрочастицы и проч.).

Изменилось и представление естественно-научной картины мира о самой себе: стало ясно, что «единственно верную», абсолютно точную картину не удастся нарисовать никогда. Любая из таких «картин» может обладать лишь относительной истинностью. И это верно не только для ее деталей, но и для всей конструкции в целом.

Итак, третья глобальная революция в естествознании началась с появления принципиально новых (по сравнению с уже известными) фундаментальных теорий — теории относительности и квантовой механики. Их утверждение привело к смене теоретико-методологических установок во всем естествознании. Позднее, уже в рамках новорожденной неклассической картины мира, произошли мини-революции в космологии (концепции нестационарной Вселенной), биологии (становление генетики) и др. Так что нынешнее (конца XX в.) естествознание весьма существенно видоизменило свой облик по сравнению с началом века. Однако исходный посыл, импульс его развития остался прежним — эйнштейновским (релятивистским). Таким образом, три глобальные научные революции предопределили три длительных стадии развития науки, каждой из которых соответствует своя общенаучная картина мира. Это, конечно, не означает, что в истории науки важны одни лишь революции. На эволюционном этапе также делаются научные открытия, создаются новые теории и методы. Однако бесспорно то, что именно революционные сдвиги, затрагивающие основания фундаментальных наук, определяют общие контуры научной картины мира на длительный период. Понять роль и значение научных революций важно еще и потому, что развитие науки имеет однозначную тенденцию к ускорению. Между аристотелевской и ньютоновской революциями лежит пропасть шириной почти в две тысячи лет; Эйнштейна от Ньютона отделяют чуть больше двухсот. Но не прошло и ста лет со времени формирования нынешней научной парадигмы, как у многих представителей мира науки возникло ощущение близости новой глобальной научной революции. А некоторые даже утверждают, что она уже в разгаре. Так это или не так — вопрос спорный. Но экстраполируя тенденцию ускорения развития науки на ближайшее будущее, можно ожидать некоторого учащения революционных событий в науке.

При этом научные революции (в отличие от социально-политических) ученый мир не пугают. В нем уже утвердилась вера в то, что научные революции,

 во-первых, необходимый момент «смены курса» в науке,

 во-вторых, они не только не исключают, но, напротив, предполагают преемственность в развитии научного знания. Как гласит сформулированный Н. Бором принцип соответствия: всякая новая научная теория не отвергает начисто предшествующую, а включает ее в себя на правах частного случая, т.е. устанавливает для прежней теории ограниченную область применимости. И при этом обе теории (и старая, и новая) прекрасно могут мирно сосуществовать. Земля, как известно, имеет форму шара. Но в «частном случае» перехода, например, через улицу ее смело можно считать плоской. В этих пределах данное утверждение будет вполне «соответствовать действительности». А вот выход за эти пределы (в космическое, допустим, пространство) потребует радикально изменить наши представления и создать новую теорию, в которой найдется место и для старой, но лишь на правах крайнего (частного) случая. Та же картина наблюдается и в случае классической и релятивистской физики, евклидовой и неевклидовых геометрий и т.д.

Таким образом, диалектическое единство прерывности и непрерывности, революционности и стабильности можно считать одной из закономерностей развития науки. В XIX веке диалектическая идея развития распростра­нилась на широкие области естествознания, в первую оче­редь на геологию и биологию.

В первой половине XIX века происходила острая борь­ба двух концепций — катастрофизма и эволюционизма, которые по-разному объясняли историю нашей планеты. Уровень развития науки этого периода делал уже невоз­можным сочетать библейское учение о кратковременности истории Земли с накопленными данными о смене геологи­ческих формаций и смене фаун, ископаемые остатки кото­рых находились в земных слоях. Это несоответствие неко­торые ученые пытались объяснить идеей о катастрофах, которые время от времени случались на нашей планете. Именно такое объяснение было предложено француз­ским естествоиспытателем Жоржем Кювье (1769-1832). В своей работе «Рассуждения о переворотах на поверхнос­ти Земли», Кювье утверждал, что каждый период в истории Земли завершался мировой катастрофой — поднятием и опусканием материков, на­воднениями, разрывами слоев и т. д. В результате этих ка­тастроф гибли животные и растения, и в новых условиях появились новые их виды. Поэтому, считал Кювье, совре­менные геологические условия и представители живой при­роды совершенно не похожи на то, что было прежде. При­чины катастроф и возникновение новых видов раститель­ного и животного мира Кювье не объяснял.

Катастрофизму Кювье и его сторонников противостоя­ло эволюционное учение, которое в области биологии от­стаивал крупный французский естествоиспытатель Жан Батист Ламарк (1744-1829). В 1809 году вышла его ра­бота «Философия зоологии». Ламарк видел в изменяю­щихся условиях окружающей среды движущую силу эво­люции органического мира. Согласно Ламарку, изменения в окружающей среде вели к изменениям в потребностях животных, следствием чего было изменение их жизнедея­тельности. Таким образом, Ла­марк полагал, что приобретенные под влиянием внешней среды изменения в живых организмах становятся наслед­ственными и служат причиной образования новых видов. Но передача по наследству этих приобретенных изменений ни Ламарком, ни кем-либо из его последователей доказа­на не была. Поэтому взгляды Ламарка на эволюцию жи­вой природы не получили должного обоснования. Наряду с фундаментальными работами, раскрывающи­ми процесс эволюции, развития природы, появились новые естественнонаучные открытия, подтверждавшие наличие всеобщих связей в природе.

Из всего вышесказанного следует, что основополагаю­щие принципы диалектики — принцип развития и прин­цип всеобщей взаимосвязи — получили во второй полови­не XVIII и особенно в XIX веках мощное естественнона­учное обоснование.

Еще в конце XIX века большинство ученых склоня­лись к точке зрения, что физическая картина мира в основ­ном построена и останется в дальнейшем незыблемой. Предстоит уточнять лишь детали. Но в первые десятиле­тия XX века физические воззрения изменились коренным образом. Это было следствием «каскада» научных откры­тий, сделанных в течение чрезвычайно короткого истори­ческого периода, охватывающего последние годы XIX сто­летия и первые десятилетия XX века.

В 1896 году французский физик Антуан Анри Бекке­рель (1852-1908) открыл явление самопроизвольного из­лучения урановой соли. Исследуя это явление, он наблю­дал разряд наэлектризованных тел под действием указанного излучения и установил, что активность препаратов урана оставалась неизменной более года. Однако природа нового явления еще не была понята.

В его исследование включились французские физики, супруги Пьер Кюри (1859-1906) и Мария Склодовская-Кюри (1867-1934). Прежде всего их заинтересовал вопрос: нет ли других веществ, обладающих свойством, аналогич­ным урану? В 1898 году были открыты новые элементы, также обладающие свойством испускать «беккерелевы лучи», — полоний и радий. Это свойство супруги Кюри назвали радиоактивностью. Их напряженный труд принес щедрые плоды: с 1898 г. одна за другой стали появлять­ся статьи о получении новых радиоактивных веществ.

В1897 году, в лаборатории Кавендиша в Кембридже при изучении электрического разряда в газах (катодных лучей) английский физик Джозеф Джон Томсон (1856-1940) открыл первую элементарную части­цу — электрон. В последующих опытах по измерению за­ряда электрона и получению отношения этого заряда к массе было обнаружено совершенно необычное явление зависимости массы электрона от его скорости. Уяснив, что электроны являются составными частями атомов всех ве­ществ, Дж. Томсон предложил в 1903 году первую (элект­ромагнитную) модель атома. Согласно этой модели, отри­цательно заряженные электроны располагаются определен­ным образом (как бы «плавают») внутри положительно заряженной сферы. Сохранение электронами определенного места в сфере есть результат равновесия между положи­тельным равномерно распределенным ее зарядом и отри­цательными зарядами электронов. Но модель «атома Том­сона» просуществовала сравнительно недолго.

В 1911 году знаменитый английский физик Эрнест Резерфорд (1871-1937) предложил свою модель атома, ко­торая получила название планетарной. Появлению этой новой модели атома «предшествовали эксперименты, про­водимые Э. Резерфордом и его учениками, ставшими впос­ледствии знаменитыми физиками, Гансом Гейгером (1882-1945) и Эрнстом Марсденом (1889-1970). В результате этих экспериментов, показавших неприемлемость модели атома Дж. Томсона, было обнаружено, что в атомах суще­ствуют ядра — положительно заряженные микрочастицы, размер которых очень мал по сравнению с размерами ато­мов. Но масса атома почти полностью сосредоточена в его ядре. Исходя из этих новых представлений, Резерфорд и выдвинул свое понимание строения атома. По его мнению, атом подобен Сол­нечной системе: он состоит из ядра и электронов, которые обращаются вокруг него.

Но планетарная модель Резерфорда обнаружила серьез­ный недостаток: она оказалась несовместимой с электро­динамикой Максвелла. Согласно законам электродинами ки, любое тело (частица), имеющее электрический заряд и движущееся с ускорением, обязательно должно излучать электромагнитную энергию. Но в этом случае электроны очень быстро потеряли бы свою кинетическую энергию и упали на ядро. С этой точки зрения, оставалась непонят­ной необычайная устойчивость атомов. Кроме того, в соот­ветствии с законами электродинамики, частота излучаемой электроном электромагнитной энергии должна быть рав­на частоте собственных колебаний электрона в атоме или (что то же) числу оборотов электрона вокруг ядра в секун­ду. Но в этом случае спектр излучения электрона должен быть непрерывным, так как электрон, приближаясь к ядру, менял бы свою частоту. Опыт же показывал другое: ато­мы дают электромагнитное излучение только определенных частот (именно поэтому атомные спектры называют линей­чатыми, т. е. состоящими из вполне определенных линий). Такая определенность спектра, его ярко выраженная хими­ческая индивидуальность очень трудно совмещается с уни­версальностью электрона, заряд и масса которого не зави­сят от природы атома.

Разрешение этих противоречий выпало на долю изве­стного датского физика Нильса Бора (1885-1962), предло­жившего свое представление об атоме. Последнее основы­валось на квантовой теории, начало которой было положе­но на рубеже XX века немецким физиком Максом. План­ком (1858-1947). Планк выдвинул гипотезу, гласящую, что испускание и поглощение электромагнитного излуче­ния может происходить только дискретно, конечными пор­циями — квантами.

Н. Бор, зная о модели Резерфорда и приняв ее в каче­стве исходной, разработал в 1913 году квантовую теорию строения атома. В ее основе лежали следующие постула­ты: в любом атоме существуют дискретные (стационар­ные) состояния, находясь в которых атом энергию не из­лучает; при переходе атома из одного стационарного состо­яния в другое он излучает или поглощает порцию энергии. Предложенная Бором модель атома, которая возникла в результате развития исследований радиоактивного излу­чения и квантовой теории, фактически явилась дополнен­ным и исправленным вариантом планетарной модели Ре­зерфорда. Поэтому в истории атомной физики говорят о квантовой модели атома Резерфорда-Бора. Следует отметить, что научные заслуги Резерфорда не ограничиваются исследованиями, приведшими к упомяну­той планетарной модели атома. Совместно с английским химиком Фредериком Содди (1877-1956) он провел серь­езное изучение радиоактивности. Резерфорд и Содди дали трактовку радиоактивного распада как процесса превраще­ния химических элементов из одних в другие.

В 1905 г. им была создана так называемая специаль­ная теория относительности. В целом теория А. Эйнштей­на основывалась на том, что — в отличие от механики И. Ньютона — пространство и время не абсолютны. Они органически связаны с материей и между собой. Хотя имя А. Эйнштейна по сей день в массовом созна­нии связывается с теорией относительности, эта теория была далеко не единственным его научным достижением. Опираясь на представление Планка о квантах, Эйнштейн еще в 1905 году сумел обосновать природу фотоэффекта. Каждый электрон выбивается из металла под действием отдельного светового кванта, или фотона, который при этом теряет свою энергию. Часть этой энергии уходит на разрыв связи электрона с металлом. Эйнштейн показал зависимость энергии электрона от частоты светового кван­та и энергии связи электрона с металлом.

Но вскоре выяснилось, что определить энергию фотона (частицы света, не обладающей массой покоя) можно было, только пред­ставляя его себе в виде волны с соответствующей длиной и частотой. Получалось, что фотон — это одновременно и волна и частица. Распространяется он как волна, излуча­ется и поглощается — как частица.

В 1924 году произошло крупное событие в истории физики: французский ученый Луи де Бройль (1892-1987) выдвинул идею о волновых свойствах материи. Наиболее убедительное подтверждение существования волновых свойств материи было получено в результате открытия (наблюдения) дифракции электронов в эксперименте, по­ставленном в 1927 году американскими физиками Клин­тоном Дэвиссоном (1881-1958) и Лестером Джермером (1896-1971). Быстрые электроны, проходя сквозь очень тонкие пластинки металла, вели себя подобно свету, про­ходящему мимо малых отверстий или узких щелей. Дру­гими словами, распределение электронов, отражавшихся от пластинки и летевших лишь по некоторым избранным направлениям, было таким же, как если бы на пластинку падал пучок света с длиной волны, равной длине волны электрона, вычисленной по формуле де Бройля.

Экспериментально подтвержденная гипотеза де Бройля превратилась в принципиальную основу, пожалуй, наиболее  широкой физической теории — квантовой механики. У объектов микромира, рассматриваемых с ее позиций, об­наружились такие свойства, которые совершенно не имеют аналогий в привычном нам мире. Прежде всего — это кор­пускулярно-волновая двойственность, или дуализм элемен­тарных частиц (это и корпускулы и волны одновременно, а точнее — диалектическое единство свойств тех и других). Движение микрочастиц в пространстве и времени нельзя отождествлять с механическим движением макрообъекта. Например, положение элементарной частицы в простран­стве в каждый момент времени не может быть определе­но с помощью системы координат, как для привычных нам тел окружающего мира. Движение микрочастиц подчиня­ется законам квантовой механики.

Об абсолютной непригодности законов классической механики в микромире свидетельствует, например, установ­ленное видным немецким физиком Вернером Гейзенбер­гом (1901-1976) соотношение неопределенностей: если известно место положения частицы в пространстве, то ос­тается неизвестным импульс (количество движения), и наоборот. Это одно из фундаментальных положений кван­товой механики. С точки зрения классической механики и просто «здравого смысла», принцип неопределенности представляется абсурдным. Нам трудно представить себе, как все это может быть «на самом деле».

Все вышеизложенные революционные открытия в фи­зике перевернули ранее существующие взгляды на мир. Исчезла убежденность в универсальности законов класси­ческой механики, ибо разрушились прежние представления о неделимости атома, о постоянстве массы, о неизменнос­ти химических элементов и т. д. Теперь уже вряд ли мож­но найти физика, который считал бы, что все проблемы его науки можно решить с помощью механических понятий и уравнений. Рождение и развитие атомной физики таким образом, окончательно сокрушило прежнюю механистиче­скую картину мира.