Хороший вопрос: что на самом деле отличает гуманитарные науки от естественных? Чем отличаются гуманитарные науки от естественных

Человек обладает знанием об окружающей вселенной о самом себе и собственных произведениях. Это делит всю имеющуюся у него информацию на два больших раздела естественнонаучное и гуманитарное знание.

Естествознание является исторически первой областью науки, т.е. процесс зарождения и становления науки представляет собой возникновение и развитие естественнонаучного знания, прежде всего физики и астрономии в их постоянном взаимодействии с математикой. В настоящее время естествознание сохраняет свою лидирующую роль среди научных сфер.

Термин «естествознание» происходит от соединения слов «естество», то есть природа, и «знание». Таким образом, дословное толкование термина - знание о природе.

Естествознание в современном понимании - наука, представляющая собой комплекс наук о природе, взятых в их взаимосвязи. При этом под природой понимается все сущее, весь мир в многообразии его форм.

Гуманитарные науки от латинского humanus - человеческий, homo - человек - дисциплины, изучающие человека в сфере его духовной, умственной, нравственной, культурной и общественной деятельности. По объекту, предмету и методологии изучения часто отождествляются или пересекаются с общественными науками, противопоставляясь при этом естественным и точным наукам на основании критериев предмета и метода. В гуманитарных науках, если и важна точность, например описания исторического события, то ещё более важна ясность понимания.

Различие между естественным и гуманитарным знанием состоит в том, что:

1. Основано на разделении субъекта, (человека) и объекта исследования (природы), при этом преимущественно изучается объект. Центром второй сферы знания - гуманитарной является сам субъект познания. То есть, то что изучают естественные науки материально, предмет изучения гуманитарных дисциплин носит скорее идеальный характер, хотя изучается, разумеется, в своих материальных носителях. Важной особенностью гуманитарного знания в отличие от естественно научного, является нестабильность быстрая изменчивость объектов изучения.

2. В природе в большинстве случаев господствуют определенные и необходимые причинно-следственные взаимосвязи и закономерности, поэтому основная задача естественных наук выявить эти связи и на их основе объяснить природные явления, истинна здесь непреложна и может быть доказана. Явления духа даны для нас непосредственно, мы переживаем их как свои, основной принцип здесь понимание, истинность данных - данных в значительной степени субъективна, она результат не доказывания, а интерпретации.

Метод естествознания «генерализирующий» (то есть его цель отыскать общее в разнообразных явлениях, подвести их под общее правило), закон тем важнее, чем он универсальнее, чем больше случаев под него подпадает. В гуманитарных науках тоже выводятся общие закономерности, иначе они небыли бы науками, но поскольку основным объектом исследования является человек, невозможно пренебречь его индивидуальностью, поэтому метод гуманитарного знания можно назвать «индивидуализирующим».

На естественные и гуманитарные науки в разной степени оказывает влияние система человеческих ценностей. Для естественных наук нехарактерны ценностно-окрашенные суждения, составляющие существенный элемент гуманитарного знания. Гуманитарное знание может испытывать влияние той или иной идеологии, и в гораздо большей степени связана с ней, чем естественно научное знание.

Противоречия между естественной и гуманитарной науками дополняются противоречиями внутри самой науки Наука не способна дать исчерпывающих ответов, она решает частные вопросы, создавая концепции наилучшим образом объясняющие явления действительности, но создание таких теорий не представляет собой простого накопления знаний это более сложный процесс, включающий в себя как эволюционное поступательное развитие, так и «научные революции», когда пересмотру подвергаются даже наиболее фундаментальные основы научного знания. И новые теории строятся уже на совершенно иной основе.

Кроме того, противоречия содержит сам способ познания, составляющий сущность науки: природа едина и целостна, а наука разделена на самостоятельные дисциплины. Объекты действительности - это целостные сложные образования, наука абстрагирует некоторые из них принимаемые за наиболее важные изолируя их от других аспектов того же явления. В настоящее время этот метод, как и метод сведения явления к простейшим элементам, во многих дисциплинах признается ограниченно применимым, но проблема состоит в том, что вся современная наука построена на их основе.

Сама структура науки разделенной на множество самостоятельных дисциплин вытекает именно из этого, но в настоящее время многие исследователи признают, что процесс дифференциации науки зашел слишком далеко, преодолеть эту тенденцию должны комплексные дисциплины.

Структура естествознания

Научное познание и роль науки в обществе.

ЧЕЛОВЕЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ. ИСТОРИЯ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

Естествозна­ние – система наук о природе . Объект естествознания – вся природа , цель естествознания – раскрытие сущности явлений природы, ее законов. Естествознание включает в себя все естественные на­уки. Базовые науки естествознания: физика , химия и биоло­гия , кроме того, в ряд базовых наук включают и психо­логию . Языком естествознания считается математика , поскольку именно с помощью математического языка все науки общаются между собой.

Начиная с XIX в., благодаря накоплению и углубле­нию специальных знаний на основе базовых наук сформировались самостоятель­ные дисциплины. Так, в физике появились разделы механика, оптика, ядер­ная физика и др.; в химии – аналитическая химия, органическая химия, неорганическая химия и др.; в био­логии – анатомия, эмбриология, физиология, экология и др. Дифференциация наук способство­вала возрастанию глубины и точности знаний о явлениях природы.

Для изучения мира как единого целого совершенно не­обходимо взаимодействие естественных наук. Так, химия для объяснения и предска­зания протекающих реакций активно использует законы и методы физики – предмет физической хи­мии. Использование методов квантовой механики для исследования строения и свойств химических соединений, кинетики и механизмов реакций – облас­ть квантовой химии.

Мир, окружающий нас, огромен. Радиус Вселенной порядка 10 23 км, а классический радиус электронов при­мерно 2,8 10 –13 см. Наиболее сложное явление во Вселенной – возникновение живых организмов. Сегодня на нашей планете описаны 3 10 6 биологических видов. Каждая клетка живого организма представляет собой элементарную физиологическую ячейку. Человек состоит примерно из 10 16 клеток и является индивидуаль­ной упорядоченной и самоорганизующейся системой.

Неживая природа также разнообразна. Более ста хи­мических элементов и тысячи известных изотопов обра­зуют более 20 10 6 химических соединений, имеющих самые различные физические и химичес­кие свойства.

Человек и окружающий его мир представляет сложную термодинамическую систему, обладающую наличием обратных связей, стохастичностью (случайностью) и требующей для своего устойчивого раз­вития необходимых и достаточных условий.

На­ука – сфера человеческой деятельности, целью кото­рой является изучение предметов и процессов природы, общества, мышления, их свойств, отношений и законо­мерностей развития.

Культура – совокупность, созданных человеком материальных и духовных ценностей, а так­же способность человека использовать эти ценности.

Порожденная материальной и духов­ной культурой общества, наука сегодня стала частью исто­рии человечества, приобрела статус общественного знания.

В процессе исторического развития человечество создало естественно-научную (материальную) и гуманитарную (духовную) культуры.

Естественно-научная культура , составляющая основу естествознания, возникла в связи с необходимостью человека обес­печить свое существование, удовлетворить свои потребно­сти. Естественно-научная культура подразделяется на фундаментальную (теоретическую) и прикладную (практическую или техническую). Фундаментальные науки (математика, физика, химия, биология, история, психология и др.) изучают объективные законы мира и определяют содержание научной картины мира. Задачи прикладной науки (кибер­нетика, ядерная энергетика, космонавтика и др.) направ­лены на внедрение фундаментальных разработок и созда­ние новых технологий.

Гуманитарная культура связана с деятельностью, на­правленной на удовлетворение духовных потребностей человека, то есть потребностей в развитии и совершен­ствовании внутреннего мира человека, его сознания, пси­хологии, мышления. Результатом этой деятельности являются литература, живо­пись, архитектура, музыка, государственное право и т.д. К гуманитарной культуре относятся и такие институты знания, как религия и философия.

Обе культуры (естественно-научная и гуманитарная), создаваемые человеком, тесно взаимо­связаны, и в то же время они обладают индивидуальными особенностями, они имеют разный предмет исследова­ния:гуманитарная культура исследует ду­ховную и социальную жизнь общества, а естественно­-научная изучает явления природы, законы их про­явления.

Попытки дать классификацию наук предпринимались со времен античности. Наиболее преуспел в этом афинский философ IVв. до н.э. Аристотель. Он разделил все области знания на физику (греч. Φυσι,κά, - природа) и метафизику (дословно - то, что идет за физикой). К физике Аристотель относил все науки о природе, к метафизике - философию, которая в то время включала в себя, помимо онтологии, т.е. науки о бытии, и все то, что сейчас мы называем гуманитарным знанием. В настоящее время по объекту науки, как уже упоминалось, делятся на естественные и гуманитарные. Следует четко представлять, что деление это в значительной степени не является строгим и взаимоисключающим. В самом деле, человек представляет собой часть природы, и с точки зрения биологии, например, является точно таким же живым объектом, как и все остальные организмы. Поэтому такие науки, как, скажем, физиология высшей нервной деятельности человека, будут относиться к естественным, несмотря на свою «направленность на человека».

Тем не менее, объекты естественных и гуманитарных наук обладают уникальными, неповторимыми чертами и характеристиками, которые позволяют говорить не только о двух типах наук, но даже и естественнонаучной и гуманитарной культурах.

Слово «культура» происходит от латинского cultura, что изначально обозначало возделывание, обработку земли. Позднее в понятие культуры был вложен широчайший смысл, и под культурой стали понимать все то, что отличает человека от животного, в первую очередь - разговорный язык и умение создавать орудия труда. Культура противопоставляется природе, и противопоставление это имеет одну ярко выраженную черту. Все природные процессы подчинены причинно-следственным связям, т.е. любое явление можно рассмотреть с точки зрения тех причин, которые его вызывают. Всякое же культурное явление является результатом человеческой деятельности, которая подчинена несколько иным законам - законам целеполагания.

Различие в объектах и предметах науки определяют и различие в методах. Методология является одной из самых существенных характеристик науки. В каждой группе наук можно выделить общенаучные и специфические методы. К общенаучным методам естественных наук можно отнести наблюдение , измерение, эксперимент, моделирование.

Наблюдение - это метод качественной оценки изучаемого явления. При помощи наблюдения в первую очередь можно сделать вывод о самом существовании такого явления, его начале и завершении. Например, при изучении солнечного затмения, используя метод наблюдения можно сказать, что оно началось или закончилось.

Измерение - метод количественной оценки изучаемого явления. Измерение проводится путем сравнения данного явления с каким-либо эталоном. В вышеприведенном примере измерение поможет установить время начала и завершения затмения, его продолжительность и т.д. Очень часто наблюдение и измерение объединяют в один метод. Это легко объяснимо - в современной науке очень высоки требования к получаемой информации и необходимо представить как можно больше данных, касающихся исследуемого процесса или явления. Отдельно метод наблюдения может дать лишь самые общие представления, поэтому он нуждается в дополнении, которое и предоставляет измерение.

Эксперимент (от лат. experimentum - проба, опыт) - метод научного познания, при помощи которого в контролируемых и управляемых условиях исследуются явления окружающей действительности. Как научный метод эксперимент возник в эпоху Нового Времени, его автором считается Г.Галилей. Английский философ Ф.Бэкон дал первую философскую трактовку эксперимента, показав его значение и как критерия научного знания. Эксперимент обычно используют для подтверждения или опровержения какой-либо гипотезы или теории. Одним из видов эксперимента является мысленный эксперимент, который оперирует не реальными объектами окружающего мира, а их идеальными аналогами. Мысленный эксперимент, таким образом, является теоретической моделью реальной ситуации.

Моделирование (от лат. modulus - мера, образец, норма) - метод научного познания, заключающийся в создании условий для выявления некоторых сторон изучаемого объекта. При моделировании возможно игнорирование определенных качеств оригинала, если они не представляют интереса для конкретного исследования. Например, аэродинамические свойства нового самолета не обязательно сразу исследовать в реальных условиях - достаточно поместить его в аэродинамическую трубу, смоделировав таким образом реальную ситуацию. Модель представляет собой аналог определенного фрагмента окружающего мира, который служит для получения, хранения, обработки информации об оригинале. Модель никогда не сможет полностью совпасть с оригиналом, поскольку такое совпадение не входит в задачи исследования. В некоторых случаях модель может выражать собой идеальный объект, соотносящийся с реальным объектом. Например, такими объектами являются математические модели физических явлений (тайфуна, ядерного взрыва и т.д.).

Область гуманитарных наук отличается прежде всего тем, что в ней исследуются целенаправленные действия людей, поэтому методы гуманитарных наук направлены не на строгую фиксацию причинно-следственных связей, а, скорее, на «телеологичность». К их числу относятся понимание, описание, объяснение, интерпретация.

Понимание - процесс внутреннего переживания знания. Понимание - это «знание-для-себя», знание, которое может быть невербализованым, т.е. не выраженным в понятийном аппарате. Разумеется, в естественнонаучных исследованиях также присутствует понимание - без него невозможна ни одна теория. Однако в естественных науках остановиться на внутреннем переживании невозможно, необходим перевод информации в вербальную форму. В гуманитарных же науках это допустимо, например, некоторые течения психологии - интуитивная психология, понимающая психология и некоторые другие - сознательно отказываются от строго научного подхода в пользу понимания.

Описание - этап научного исследования, состоящий в фиксировании данных эксперимента или наблюдения с помощью определенной системы обозначений, принятых в науке. Описание производится как путём обычного языка, так и спец. средствами, составляющими язык науки (символы, матрицы, графики и т.д.). В отличие от понимания, описание уже вербализовано, т.е. оно нуждается в определенной системе понятий, которые составляют научный язык. Однако, опять-таки в отличие от естественнонаучной трактовки, в гуманитарных науках возможно описание и с помощью обычного разговорного языка, более того, некоторые гуманитарные науки, например, история, могут оперировать только такими описаниями. В самом деле, описания многочисленных исторических событий, произведенные современниками - это описания, сделанные на том самом «обычном языке». Описание может не коррелировать с пониманием, поскольку (продолжая исторический пример), современники часто не могут понять и оценить значение тех событий, описание которых они дают.

Объяснение- метод научного познания, раскрытие сущности изучаемого объекта; осуществляется посредством постижения закона, которому подчиняется данный объект, либо путём установления тех связей и отношений, которые определяют его существенные черты. Объяснение предполагает описание объекта (подлежащего объяснению) и анализ последнего в контексте его связей, отношений и зависимостей. В структуре объяснения как познавательной процедуры различают следующие элементы: исходное знание об объекте; знание, используемое в качестве условия и средства объяснения (основания объяснения); познавательные действия, связанные с применением знания, оснований объяснения, к объясняемому объекту. Наиболее развитая форма научного объяснения. - объяснение на основе теоретических законов, связанное с осмыслением объясняемого объекта в системе теоретического знания. В науке широко используется форма объяснения, заключающаяся в установлении причинных, генетических, функциональных и др. связей между объясняемым объектом и рядом условий, факторов и обстоятельств (например, объяснение резкого увеличения численности населения в эпоху неолита переходом к земледелию). Основанием в таких объяснениях выступают общие категориальные схемы, отражающие различные связи и зависимости, а сами объяснения нередко служат исходным пунктом развития представления об объекте в теоретическом понятии.

Раскрывая сущность объекта, объяснение также способствует уточнению и развитию знаний, которые используются в качестве основания объяснения. Процессы объяснения в пауке не сводятся к простому подведению объекта под тот или иной закон (схему), а предполагают введение промежуточных компонентов знания и уточнение условий и предпосылок. Таким образом, решение объяснительных задач - важнейший стимул развития научного знания и его концептуального аппарата. Объяснение служат основой разработки критериев и оценок адекватности знаний его объекту.

Интерпретация (от лат. interpretatio - разъяснение, истолкование) - совокупность значений (смыслов), придаваемых каким-либо образом элементам некоторой теории (выражениям, формулам и отдельным символам); каждое такое значение также называется интерпретацией данного выражения, формулы или символа.

Понятие интерпретации играет важную роль в теории познания, характеризуя соотношение научных теорий и областей объективного мира.

В содержательных естественнонаучных и математических теориях всегда подразумевается некоторая интерпретация: такие теории используют лишь осмысленные выражения, т. е. смысл каждого выражения предполагается с самого начала известным. Однако интерпретирующая (разъяснительная) функция таких теорий неизбежно ограничена. В общем случае понятия и предложения естественнонаучных теорий интерпретируются посредством образов сознания, совокупность которых должна быть адекватна, изоморфна интерпретируемой теории относительно описываемых свойств объектов и отношений между ними. Отношение между реальными объектами и их образами, всегда приблизительное и неполное, может претендовать лишь на гомоморфизм. Отношение между интерпретируемой теорией и её интерпретацией не взаимно однозначно: кроме «естественной» интерпретации (для формализованного описания которой данная теория строилась), у теории могут быть и другие, и наоборот, одна и та же область физических явлений может описываться различными теориями, то есть служить их интерпретациями.

Интерпретация теоретических построений развитых областей научного знания носит, как правило, опосредованный характер и включает в себя многоступенчатые, иерархические системы промежуточных интерпретаций. Связь начального и конечного звеньев таких иерархий обеспечивается тем, что интерпретация интерпретаций какой -либо теории даёт и непосредственную её интерпретацию.

Разница в методах гуманитарных и естественных наук определяется различием их объекта и предмета, хотя, как уже было сказано, это деление весьма условно и представляет собой скорее дань исторической традиции. В самом деле, ни одна гуманитарная дисциплина не может обойтись без таких методов, как наблюдение или моделирование, в то время как естественные науки используют понимание, объяснение и интерпретацию.

В основе мировоззренческой платформы любого человека лежат его представления о картине мира. Как устроена Вселенная, какие законы лежат в основе ее динамики, существовала ли она вечно, или имела начало, как и когда во Вселенной зарождается жизнь, в чем смысл жизни, какое место во Вселенной занимает человек? В зависимости от ответа на подобные вопросы человек строит свое поведение и отношение к миру.

Целью образования в числе прочего является формирование в человеке такого миропонимания, которое соответствует научным представлениям. Однако современная наука давно вышла за границы обыденного мышления человека. Некоторые научные теории кажутся совершенно далекими от понятия здравого смысла. Современная картина мира полна парадоксов. Наука занимается изучением объективно существующих (т.е. существующих независимо от чьего-либо сознания) явлений природы. Все научные дисциплины условно разделены на две основные группы: естественно-научные (занимаются изучением объектов и явлений, не являющиеся продуктом деятельности человека или человечества) и гуманитарные (изучают явления и объекты, возникшие как результат деятельности человека).

«Наука - самое важное, самое прекрасное и нужное в жизни человека» -Так выразительно и кратко оценил практическую значимость науки великий русский писатель А.П. Чехов (1860-1904). Однако такое однозначное представление о науке не всегда находит понимание в повседневной жизни. Отношение общества к науке и особенно к естествознанию определяется в основном пониманием ценности науки в данный момент времени. Ценность науки часто рассматривается с двух точек зрения, Что наука дает людям для улучшения их жизни? Что она дает небольшой группе людей, изучающих природу и желающих знать, как устроен окружающий нас мир? Ценной в первом смысле считается прикладная науки, а во втором-фундаментальная.

Любая наука ставит перед собой целью раскрытие механизмов явлений, законов, по которым строится реальность. Это позволяет прогнозировать результаты протекания процессов, использовать их в своих целях. Объектами изучения гуманитарных наук (история, социология, лингвистика, экономика, правоведение и т.п.) является человек и отношения между людьми. Поэтому изучаемые ими законы несут на себе отпечаток субъективности, что часто вызывает массу споров об их справедливости. Предметом изучения естественных наук (физика, астрономия, космология, космогония, химия, биология, география и т.п.) является природа. Формулировки законов природы не допускают субъективности, хотя, как выясняется, полностью избежать этого не удается.

Естествознание – совокупность наук о явлениях и законах природы, включающее многие естественно-научные отрасли.

Гуманитаристика – совокупность наук о человеке и отношений между людьми, изучают явления объекты, возникшие как результат деятельности человека.

Основной критерий научности в естествознании это причинность, истина, относительность.

Основной критерий научности в гуманитастике это понимание процессов, на научность воздействует человек.

Естествознание- наука о явлениях и законах природы. Современное естествознание включает множество естественно-научных отраслей: физику, химию, биологию, физическую химию, биофизику, биохимию, геохимию и др. Она охватывает широкий спектр вопросов о разнообразных свойствах объектов природы, которую можно рассматривать как единое целое.

Разделение естественно-научных проблем на прикладные и фундаментальные часто производят по чисто формальному признаку: проблемы, которые ставятся перед учеными извне, т.е. заказчиком, относят к прикладным, а проблемы, возникшие внутри самой науки,– к фундаментальным.

Слово «фундаментальный» не следует считать равноценным словам «важный», «большой» и т.п. Прикладное исследование может иметь очень большое значение и для самой науки, в то время как фундаментальное исследование: может быть и незначительным. Существует мнение, что достаточно предъявить высокие требования к уровню фундаментальных исследований для достижения желаемой цели и выполненные на высоком уровне исследования рано или поздно найдут применение.

Результаты многих фундаментальных исследований, к сожалению, никогда не найдут применения, что обусловливается различными причинами.

К настоящему времени, к сожалению, нет точного критерия определения фундаментальных и прикладных проблем, нет ясных правил отделения полезных исследований от бесполезных, и поэтому общество вынуждено идти на издержки.

Ценность фундаментальных исследований заключается не только в возможной выгоде от них завтра, но и в том, что они позволяют поддержать высокий научный уровень прикладных исследований. Сравнительно невысокий уровень исследований в отраслевых институтах часто объясняется отсутствием в них работ, посвященных фундаментальным проблемам.

В наше время естественно-научные знания превратились в сферу активных действий и представляют собой базовый ресурс экономики, по своей значимости превосходящий материальные ресурсы: капитал, землю, рабочую силу и т.п. Естественно-научные знания и основанные на них современные технологии формируют новый образ жизни, и высокообразованный человек не может дистанцироваться от фундаментальных знаний об окружающем мире, не рискуя оказаться беспомощным в профессиональной деятельности.

Среди многочисленных отраслей знаний естественно-научные знания- знания о природе - отличает ряд важнейших особенностей; прежде всего их практическая значимость и полезность (на их основе создаются различные производственные технологии), естественно-научные знания дают целостное представление о.природе, неотъемлемой частью которой является сам человек. Они расширяют кругозор и служат основной базой для изучения и усвоения всего нового, необходимого каждому человеку для управления не только своей деятельностью, но и производством, группой людей, обществом, государством. Долгое время естественно-научные знания соотносились преимущественно со сферой бытия, сферой существования человека. С течением времени они превратились в сферу действий. Если в прежние времена знания рассматривались как преимущественно частный товар, то теперь они представляют собой товар общественный.

Естественно-научные знания, как и другие виды знаний, существенно отличаются от денежных, природных/трудовых и других ресурсов» Все чаще их называют интеллектуальным капиталом, общественным благом. Знания не убывают по мере их использования, и они неотчуждаемы: приобретение одним человеком некоторых знаний никак не мешает приобретению тех же знаний другим людям, чего не скажешь, например, о купленной паре обуви. Знания, воплощенные в книге, стоят одинаково, независимо от того, сколько человек ее прочтет. Конечно, один и тот же экземпляр книги не могут купить одновременно многие покупатели, и стоимость издания зависит от тиража. Однако эти экономические факторы относятся к материальному носителю знаний-книге, а не к самим знаниям.

Вследствие своей нематериальное знания в виде информации обретают качество долговечности и для их распространения не существует границ.

2. СООТНОШЕНИЕ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТЕЙ ГЕЙЗЕНБЕРГА. ОТКАЗ ОТ ТРЕБОВАНИЙ КЛАССИЧЕСКОГО ДЕТЕРМИНИЗМА

Экспериментальные факты (дифракция электронов, эффект Комптона, фотоэффект и многие другие) и теоретические модели, вроде боровской модели атома, с определенностью свидетельствуют, что законы классической физики становятся неприменимыми для описания поведения атомов и молекул и их взаимодействия со светом. В течение десятилетия между 1920-м и 1930-м гг. ряд выдающихся физиков ХХ в. (де Бройль, Гейзенберг, Борн, Шредингер, Бор, Паули и др.) занимался построением теории, которая могла бы адекватно описать явления микромира. В результате родилась квантовая механика, ставшая основой всех современных теорий строения вещества, можно сказать, основой (вместе с теорией относительности) физики ХХ в.

Законы квантовой механики применимы в микромире, в то же время мы с вами являемся макроскопическими объектами и живем в макромире, управляющимся совершенно иными, классическими законами. Поэтому неудивительно, что многие положения квантовой механики не могут быть проверены нами непосредственно и воспринимаются как странные, невозможные, непривычные. Тем не менее квантовая механика является, наверное, самой подтвержденной на опыте теорией, так как следствия расчетов, выполненных по законам этой теории, используются практически во всем, что нас окружает, и стали частью человеческой цивилизации.

К сожалению, используемый квантовой механикой математический аппарат довольно сложен и идеи квантовой механики могут быть изложены лишь словесно и поэтому недостаточно убедительно. С учетом этого замечания попытаемся дать хоть какое-то представление об этих идеях.

Основным понятием квантовой механики является понятие квантового состояния какого-то микрообъекта, или микросистемы (это может быть отдельная частица, атом, молекула, совокупность атомов и т.п.). Состояние может быть охарактеризовано заданием квантовых чисел: значений энергии, импульса, момента импульса, проекции этого момента импульса на какую-то ось, заряда и т.п. Как следует из модели Бора для атома водорода, энергия и другие характеристики могут в некоторых случаях принимать лишь дискретный ряд значений, нумеруемых числом n = 1, 2, … (в этом пункте квантовая механика полностью противоречит классической физике).

Таким образом, квантовая механика в общем случае оперирует не с определенными результатами измерений тех или иных физических величин, а лишь с вероятностями того, что при измерении будет получено то или иное значение величины. Этим квантовая механика принципиально отличается от классической физики.

Другое фундаментальное отличие заключается в том, что не всегда можно измерить какую-то величину со сколь угодно большой точностью. Сам акт измерения в микромире оказывает необратимое влияние на измеряемый объект.

Этот факт выражается в соотношении неопределенностей Гейзенберга:

D p x * D x ³

Здесь = h/(2p) – постоянная Планка «аш с чертой», которая столь часто фигурирует в большинстве формул квантовой механики, что физики предпочитают употреблять ее вместо h.

Численно = 1,05*10 -34 Дж*с

Смысл соотношения неопределенностей заключается в том, что невозможно одновременное измерение дополнительных (по терминологии Н. Бора) величин, например, координаты и импульса микрообъекта. Всякая попытка увеличить точность измерения координаты приводит к потере информации об импульсе, и наоборот. Следует ясно понимать, что речь не идет о несовершенстве приборов для измерения. Ограничения, накладываемые соотношением неопределенностей, носят принципиальный характер, не зависящий от устройства приборов. Эти ограничения являются законом, действующим в микромире.

Соотношение неопределенности Гейзенберга ставило принципиальный запрет на возможность точного описания мира, что являлось краеугольным камнем механистической науки классического периода, выражавшимся в философии Лапласовского детерминизма (если мы знаем исходные данные, то можем абсолютно точно рассчитать будущее). Если в классической физике понятие случайности используется для описания поведения систем с большим количеством однотипных элементов и является лишь сознательной жертвой полноте описания во имя упрощения решения задачи, то в квантовой физике признается, что в микромире точный прогноз поведения объектов, по-видимому, вообще невозможен. Похоже на то, что сама природа не знает точного ответа на некоторые вопросы.

Кроме того, в квантовой механике принципиально отличается от классического закон сложения вероятностей взаимоисключающих друг друга (с классической точки зрения) событий (например, прохождение электрона через одну из щелей). В классической концепции вероятности всегда складываются, что и приводит к ожиданию обнаружить при открывании двух щелей картину, равную сумме изображений, получаемых от каждой из щелей в отдельности. В квантовой механике этот закон справедлив не всегда. Если же ситуация такова, что события принципиально неразличимы, суммарная вероятность вычисляется как квадрат модуля суммы комплексных функций, называемых амплитудами вероятностей. При этом вероятности не суммируются.

При движении в пустом пространстве амплитуда перехода частицы из одной точки в другую совпадает с выражением для плоской монохроматической волны. В случае больших масс, составляющих систему тел, ограничения на точность измерений стремятся к нулю, и законы квантовой механики переходят в законы классической физики. Поэтому если комната имеет две двери, то выходящий из одной двери человек, в принципе, «будет интерферировать» подобно электрону в опыте со щелями, из-за чего в пространстве возникнет несколько областей, где он сможет появиться. Однако из-за большой массы человека вероятности нахождения человека в других областях, кроме одной, будут стремиться к нулю. Поэтому мы и не наблюдаем своих двойников.

3. ПРИНЦИП ОПТИМАЛЬНОСТИ

Если не считать, что камень заранее «просчитывает» траекторию своего движения, приходится признать, что природа из всех возможных законов выбрала только те, которые подчиняются вариационным принципам . Это положение можно назвать принципом оптимальности законов природы. Этот закон действует на всех уровнях мироустройства. Например, одной из аксиом, на которых строится современная экология, является третий закон Коммонера: природа знает лучше .

Под оптимальным можно понимать такое состояние системы в целом, которое практически не изменяется или изменяется минимально возможным образом при различных вариациях внутренней структуры (такое состояние еще называется равновесным). Наиболее показательным в этом смысле является именно принцип наименьшего действия. Так если среди возможных путей, соединяющих исходную и конечную точки траектории (рис.), провести несколько траекторий и просчитать по каждой из них величину действия, а затем чуть изменить (поварьировать) каждую из этих траекторий, то практически для всех траекторий величина действия существенно изменится, и только для параболической (то есть верной) траектории величина действия окажется практически той же.

Это напоминает решение задачи математического анализа по нахождению экстремума (оптимума) функции, только функция в данном случае имеет интегральный характер и называется функционалом , и минимальное значение функционал принимает не при каком-то значении аргумента, а при какой-то форме траектории (в данном случае).

Типичным проявлением принципа оптимальности является, по-видимому, принцип роста энтропии (второй закон термодинамики), который в данном случае можно сформулировать следующим образом: любая система стремится к состоянию, в котором любые вариации данного состояния не приводят к существенному изменению энтропии, которая в данном состоянии принимает значение, близкое к максимально возможному .

Резонно возникает вопрос: если в любой момент времени природа реализует только оптимальные состояния и процессы, почему же в мире так много абсурда, ошибок, далеких от понятия оптимальности? Разве есть какая-то оптимальность в поведении мухи, бьющейся о стекло? Оказывается, есть, так как в данном случае муха задействует один из самых эффективных алгоритмов поиска оптимального решения, метод случайного поиска, который гарантирует, что решение рано или поздно будет найдено, если оно в принципе возможно. Природа очень часто задействует подобные алгоритмы оптимизации. Без определенной доли ошибки, абсурда, случайности природа не смогла бы развивать и усложнять свои формы. Системы, структура которых лишена ошибки, не способны развиваться (находить оптимум). Поэтому они довольно быстро разрушаются (накапливают ошибку).

Наличие во Вселенной холистских принципов, «отбирающих» законы природы по принципу оптимальности требует переосмысления научного отношения к феномену целесообразности во Вселенной. Одним из краеугольных положений науки механистического периода было отрицание целесообразности мироустройства (антителеологичность ), которая ассоциировалась с Богом. Стремление «изгнать Бога из храма науки» породило отрицание целесообразности мира вообще. Общепризнанным считалось, что миром правят «слепые» законы природы, у Вселенной нет цели, само существование Вселенной является грандиозным, но совершенно случайным событием.

Правда, это не соотносится с наблюдаемой целесообразностью мира, которая настолько явна, что породила в науке так называемый антропный принцип , гласящий, что природа устроена так потому, что в ней живет человек, способный наблюдать ее, изучать ее законы. Конечно, здесь переставлены местами причина и следствие.

Все-таки кажется странным, почему законы природы, значения мировых констант и т.п. настолько точно подогнаны друг под друга, что если бы, например, постоянная Планка изменилась хотя бы на какую-нибудь десятитысячную долю процента, то мир уже не имел бы права на существование, и Вселенная попросту исчезла бы. Мы знаем, что природа строится на существовании рациональных законов, но почему существуют именно эти законы?

Ответ на этот вопрос, по-видимому, лежит в признании двойственной природы Вселенной, которая наряду с множественным аспектом своего существования имеет целостный аспект, в котором Вселенная предстает как нечто целостное и неделимое. Пока что эта гипотеза всерьез обсуждается лишь в рамках такой науки, как философия. Естествознание крайне осторожно касается вопросов целесообразности мира. Для естествознания, в котором по-прежнему сильны принципы редукционизма, холизм является чем-то чуждым. Но принцип дополнительности говорит, что если мы отбросим из рассмотрения вторую сторону мира, нам не понять суть явлений природы.

Вообще-то, все законы, вытекающие из принципов симметрии, по большому счету являются холистскими. Поэтому хотим мы того или нет, все современное естествознание построено на принципах холизма. Мы не всегда можем знать механику того или иного явления, но мы совершенно точно знаем, что в этом явлении не будут нарушены принципы симметрии. Мы можем не знать, какие законы лежат в механике данного явления, но мы абсолютно точно знаем, что природа обязательно реализует какую-то механику, которая будет соответствовать вариационным принципам, то есть она будет наиболее оптимальной из всех возможных.

Алгоритм оптимальности. Рождение закона природы

Чтобы понять, как происходит рождение такой механики, точнее, рождение закона природы, целесообразно рассмотреть поведение сложных систем, таких как биосистемы. Так одним из законов экологии является принцип соответствия строения организмов требованиям окружающей среды . Особенно интересен феномен конвергенции (сходимости) морфологических признаков различных видов животных, обитающих в одинаковых условиях среды. Например, такие различные по происхождению животные, как рыбы (например акула), птицы (например пингвин) и млекопитающие (например дельфин), обитая в сходных условиях приобретают схожие формы.

Естественный отбор в живом мире приводит к тому, что вид рано или поздно «нащупает» наиболее оптимальный вариант собственной структуры. Как сказал по этому поводу П. Тейяр де Шарден, жизнь, размножаясь во множестве, заполняет собой все возможные варианты, поэтому рано или поздно оптимальный вариант будет обязательно найден. Таким образом жизнь делает себя неуязвимой от наносимых ей ударов . Значительную роль при этом имеет право жизни на ошибку. Порождая разного рода мутантов, которые в основной своей массе оказываются нежизнеспособными, жизнь иногда нащупывает то, что является оптимумом. Какими бы ни были стартовые точки процесса поиска оптимума (рыба, птица, млекопитающее и т.п.), результат поиска в принципе оказывается предсказуем, то есть при данных конкретных условиях количество экстремумов любой целевой функции оказывается ограниченным , наиболее часто экстремум только один.

Нечто подобное происходит, по-видимому, и в неживой природе. Конечно, нельзя строить прямые аналогии от законов, по которым развивается живой мир на природу вообще. Жизнь изначально асимметрична , неживая природа подчинена принципам симметрии. Тем не менее, даже суть тех явлений, которые мы традиционно относим к неживым, костным (по терминологии Вернадского), мы понять до конца не можем, что говорит о присутствии в них асимметричной составляющей.

Именно нарушение симметрии приводит в конечном итоге к рождению Вселенной. Так в первые мгновения после Большого взрыва количество позитронов почему-то оказалось чуть меньше, чем электронов (разница всего в одну частицу на каждые 100 миллионов пар частица-античастица), антипротонов – чуть меньше чем протонов и т.п. Это нарушение симметрии мира, но именно поэтому мир выглядит так, а не иначе, именно поэтому он вообще существует, а не исчез в полной взаимной аннигиляции. Значит то, что отличает живое от неживого, в примитивном виде присутствует уже на самых нижних этажах мироздания. Значит «законы жизни» справедливы и на субквантовом уровне.

Может быть, в том и состоит суть рождения законов природы, что на всех уровнях природных систем от элементарных частиц до галактик действует механика принципа естественного отбора? Ответ на этот вопрос призвана дать нарождающаяся в настоящее время новая научная парадигма (фундамент), в основу которой положен так называемый системный подход .

Качественное многообразие действительности и общественной практики определило многоплановый характер человеческого мышления, разные области познания.

Современная наука – чрезвычайно разветвленная совокупность отдельных научных отраслей. Она включает около 15 тысяч дисциплин, которые все теснее взаимодействуют друг с другом. Наука изучает сегодня все, включая даже саму себя, – то, как она возникла, развивалась, как взаимодействовала с другими формами культуры, какое влияние оказывала на материальную и духовную жизнь общества. По мнению исследователей, наука как серьезное аналитическое явление еще молода. Ею не постигнуты все тайны мироздания. В сознании современных ученых имеется ясное представление об огромных возможностях дальнейшего развития науки, радикального изменения на основе ее достижений наших представлений о мире и его преобразовании.

По своему предмету науки делятся на естественно-технические, изучающие законы природы и способы ее освоения и преобразования, и гуманитарные, изучающие человека и законы его развития.

Естественные науки рассматривают мир как объективно существующий, изучают структуру этого мира, природу его элементов. Естествознание апеллирует к опыту как основанию знания и критерию истины.

Гуманитарные науки изучают мир, прежде всего сотворенный человеком со стороны его духовного содержания и культурной ценности. Гуманитарные науки опираются более всего на значимость и смысл вещей. Гуманитарные науки имеют дело со знаковыми системами и их отношением к человеческой действительности.

Естественные и гуманитарные науки различаются по функциям. Естественные науки занимаются описанием, объяснением и предсказанием явлений и свойств материального мира.

Специфической функцией гуманитарных наук является понимание, которое заключается в раскрытии и истолковании смысла произведения. Существуют две трактовки понимания. Одна из них является психологической и утверждает, что процесс понимания есть акт вживания в замысел, мотивы и цели «автора» того или иного произведения. Например, если в качестве произведения берется какое-либо историческое событие, то его понимание достигается на пути раскрытия социально-экономических, политических, культурных и других условий, а также личност-но-психологических предпосылок действий конкретных исторических субъектов.

Вторая концепция понимания связана с идеей произведения как знаковой системы, как «текста» в широком смысле этого слова. Объектом понимания является смысл, трактуемый как инвариантное содержание «текста» относительно вариантов «пересказа» или представления содержания «текста» различными знаковыми системами.

Границы между науками в достаточной степени условны. Для современного этапа развития научного познания характерно взаимное обогащение научных методологий и критериев оценки научных результатов.

Теоретические уровни отдельных наук смыкаются в общетеоретическом, философском объяснении открытых принципов и законов, в формировании мировоззренческих и методологических сторон научного познания в целом.

Существенным компонентом общенаучного познания является философское истолкование данных науки, составляющее ее мировоззренческие и методологические основы.