Отличаются ли предметы естественной и гуманитарной науки. Естественные, гуманитарные и технические науки, их структура и проблематика. Естественные и гуманитарные науки: единство и различия

Познавательная : это основная функция, отражающая сущность науки. Заключается в познании мира и вооружении людей новыми знаниями. Примеры : ученые – медики провели ряд исследований инфекционных заболеваний; ученые – сейсмологи изучают физические процессы, происходящие во время землетрясений.

Культурно-мировоззренческая : наука влияет на формирование человеческой личности, определяет его отношение к природе и обществу. Человека, не обладающего научными знаниями, основывающегося в своих рассуждениях и действиях только на личный повседневный опыт вряд ли можно назвать культурным. Примеры : группа научных работников выдвинула новую гипотезу происхождения жизни на Нашей планете; философские исследования доказывают, что во Вселенной имеется безграничное число галактик; Н. проверяет и критически осмысливает научную информацию.

Производственная : наука – это особый «цех», призванный снабжать производство новой техникой и технологиями. Примеры : ученые-фармацевты создали новое лекарство для борьбы с вирусами; специалисты по генной инженерии разработали новый метод борьбы с сорняками.

Социальная : наука воздействует на условия жизни людей, характер труда, систему общественных отношений. Примеры : исследования доказали, что увеличение расходов на образование на 1% в ближайшие годы приведёт к увеличению темпов экономического развития; в Госдуме состоялись слушания, на которых обсуждались научные прогнозы перспектив развития космической отрасли в РФ.

Прогностическая : наука не только вооружает людей новыми знаниями о мире, но и даёт прогнозы дальнейшего развития мира, указывая на последствия изменений. Примеры : советский физик-теоретик, академик А.Д. Сахаров выступил со статьей «Опасность термоядерной войны»; ученые – экологи предупредили об опасности загрязнения вод реки Волга для живых организмов.

Учёные и социальная ответственность

Наука включает в себя не только систему знаний, но также научные учреждения и научных работников. Признанным центром фундаментальных исследований науки в нашей стране является Российская академия наук (РАН) – наследница Академии наук и художеств Петра Великого, которая в 1934 году переехала в Москву. В составе РАН крупнейшие учёные, проводящие исследования в медицине, сельском хозяйстве, образовании, энергетике и многих других областях. Учёные, исследователи, эксперты, лаборанты – особая категория людей. Они обладают научным мировоззрением и получают огромное удовольствие от научной творческой деятельности. Их труды вносят вклад в развитие определённой отрасли науки. Главной задачей научных работников является получение, обоснование и систематизация новых истинных знаний о реальном мире.

Окружающая нас действительность в научных знаниях отражается в виде понятий и терминов. В этом состоит фундаментальное отличие науки от искусства или религии, отражающих знания о мире образно. Особенностями научного мышления и деятельности учёных являются:

• отбор объективных, достоверных и точных научных фактов;
• формулирование проблемы и построение гипотезы, способной её решить;
• использование специальных методов исследования и сбор данных;
• теоретическое обоснование понятий, принципов, законов;
• проверка знаний с помощью доказательств.

• принцип "не навреди";
• в науке нет места субъективности;
• истина дороже всего;
• честно признавай заслуги своих предшественников и многие другие.

Задание: Проиллюстрируйте примером любую функцию науки🎓

Определяя место естествознания в современной культуре, необходимо отметить, что современная наука имеет сложную организацию. Все многочисленные дисциплины объединяются как комплексы наук - естественных, гуманитарных, технических и др.

Естествознанием называют систему научных знаний о природе. К естественным наукам относят такие предметы как: химию, физику, биологию, физиологию, геологию, механику, электротехнику и др.

Физика (греч. ta physika - от physis - природа) - это наука о природе, которая изучает простейшие и вместе с тем наиболее общие свойства материального мира. По изучаемым объектам физика подразделяется на: физику элементарных частиц, атомных ядер, атомов, молекул, твердого тела, плазмы и т.д.

К основным разделам теоретической физики относятся: механика, электродинамика, термодинамика, оптика, статистическая физика, теория относительности, квантовая механика, квантовая теория поля.

Физика начала развиваться еще до н. э. В XVII веке создается классическая механика, в которую внёс свой вклад И. Ньютон. К концу XIX века было в основном завершено формирование классической физики.

В начале XX века в физике происходит революция, она становится квантовой и свои преобразования в неё внесли такие учёные как - М.Планк, Э.Резерфорд, Н.Бор.

В 20-е гг. была разработана квантовая механика - последовательная теория движения микрочастиц. Одновременно появилось новое учение о пространстве и времени - теория относительности А. Эйнштейна, физика делается релятивистской.

Во второй половине XX века происходит дальнейшее существенное преобразование физики, связанное с познанием структуры атомного ядра, свойств элементарных частиц, конденсированных сред. Физика стала источником новых идей, преобразовавших современную технику: ядерная энергетика (Н. В. Курчатов), квантовая электроника (Н. Г. Басов, А. М. Прохоров и Ч. Таунс), микроэлектроника, радиолокация и другие возникли и развились в результате достижений физики.

Физика - одна из наиболее развитых и древних наук, которая определяет развитие естествознания. Физика знакомит нас с наиболее общими законами природы, которые управляют течением процессов в окружающем нас мире и во Вселенной в целом. Затем расширение круга исследуемых явлений привело к её разделению; постепенно стали появляться новые науки о природе, например, электротехника, механика, статистическая физика, термодинамика и т.д. Физики вовсе не изучают природу непосредственно, они не занимаются явлениями природы. Физик-экспериментатор, ставя эксперимент, смотрит на движение каких-то стрелок, изучает фотографии треков каких-то частиц, и тому подобное. Физик-теоретик что-то пишет на бумаге, делает какие-то вычисления, приходит к каким-то выводам о результатах тех или иных экспериментов. Вот непосредственно чем занимаются физики.

Прежде чем ставить эксперимент или производить какие-то вычисления, человек создает в своем уме некую модель тех явлений, которые он хочет изучить, исследовать. Анализируя модель, физик делает вывод, каким должен быть результат эксперимента. Он ожидает, что если собрать такой-то прибор, то стрелки будут показывать то-то и то-то. Он собирает такой прибор, ставит эксперимент и убеждается, что стрелки ведут себя нужным образом. Он с удовлетворением говорит, что его модель достаточно точно отражает исследуемое явление. Аналогично, теоретик, имея запас некоторых законов природы, - или придумывая новый закон, - делает из него выводы и смотрит, согласуются ли эти выводы с тем, что получает экспериментатор. Именно так работают физики. Таким образом, основное в деятельности естествоиспытателей - это исследование окружающего мира, через его моделирование.

Химия - наука, изучающая превращение веществ, которые сопровождаются изменением их состава и строения. Современная химия - это настолько обширная область естествознания, что многие её разделы представляют собой самостоятельные, хотя тесно взаимосвязанные научные дисциплины.

Биология - это совокупность наук о живой природе, о многообразии вымерших и сейчас населяющих Землю живых существ, их строении и функциях, происхождении, распространении и развитии, связях друг с другом и с неживой природой.

Геология - это наука, которая изучает специфику планетного вещества Земли. Таким образом, можно сказать о том, что к XIX веку сложилась совокупность наук о природе, которая стала называться такой наукой как - современное естествознание.

Наиболее тесно к естественным наукам всегда примыкали гуманитарные науки, которые занимались исследованием явлений духовной жизни общества. Гуманитарные науки - это системы знаний, предметом которых выступают духовные ценности общества. К ним могут относиться такие общественные науки как: история, философия, право, политэкономия, филология и т.д. Науки, которые относятся к естественным и гуманитарным группам, равноправны между собой, поскольку каждая решает свои задачи. Эти две группы наук имеют как исходные черты, так и отличия в используемых методах, объектах. Различия в объектах исследований естественных и гуманитарных наук долгое время приводили к отрицанию значения тех или иных методов естествознания для гуманитарных культур. Но в последние годы ученые-гуманитарии стали применять в своих исследованиях методы естествознания. Таким образом, противостояние сменяется взаимопониманием и взаимоиспользованием методов культур.

Специфика естественнонаучной культуры состоит в том, что знания о природе постоянно совершенствуются, отличаются высокой степенью объективности. Представляет собой наиболее достоверный слой массива человеческого знания, которое имеет большое значение для существования человека и общества. И помимо этого, это глубоко специализированные знания. Значение гуманитарной культуры состоит в том, что знание о системе ценностных зависимостей в обществе активизируется исходя из принадлежности индивида к определённой социальной группе. Проблема истинности решается с учетом знаний об объекте и оценке полезности этого знания познающим или потребляющим субъектом. Взаимосвязь естественнонаучной и гуманитарной культур заключается в том что, во-первых, они имеют единые корни, которые выражены в потребностях интересах человека и человечества в создании оптимальных условий для саморазвития и совершенствования, во-вторых, происходит информационный обмен современными технологиями: использование математического аппарата, компьютерных технологий в искусстве, затем гуманитарная культура влияет на определение приоритетов в развитии естественнонаучных знаний, формирует теорию познания. Также эта взаимосвязь выражается в том, что эти две науки взаимообусловливают друг друга в своём развитии, они также представляют собой разные части разветвлённого научного знания и выражают единство познания человеком природы и общества.

Технические науки -- комплекс наук, которые исследуют явления, важные для развития техники, или её саму (изучает техносферу). Огромный вклад в развитие технических наук сделали великие инженеры древности: Архимед, Герон, Папп Леонардо да Винчи, Витрувий. Одними из первых технических наук стали механика, которая долгое время существовала в тени физики, и архитектура. С начала индустриальной революции появилась необходимость академического изучения техники и технологий. Одним из первых образовательных учреждений в области технических наук стала Политехническая школа Гаспара Монжа, основанная в 1794. Началась сциентизация инженерного знания. В XIX веке появилась электротехника, а в XX веке -- радиотехника, космонавтика, робототехника и так далее.

Технические науки занимают промежуточное положение, так как техника является продуктом человеческого духа и не встречается в природе но, тем не менее, она подчиняется тем же объективным закономерностям, что и естественные объекты. К ней относятся такие предметы как:

Механика - это наука о движении и силах, которые вызывают движение. В узком смысле - это техническая наука, выделившаяся из прикладной физики. Предельными случаями механики являются небесная механика (механика движения небесных тел и гравитации) и квантовая механика (механика элементарных частиц и других малых тел).

Электротехника - это техническая наука, которая изучает получение, распределение, преобразование и использование электрической энергии.

Ядерная энергия - это энергия, получаемая при делении ядер и используемая для совершения полезной работы.

Развитие не только технической науки, но и всех остальных привело к научно-технической революции, в результате чего сама наука в целом стала производительной силой и большими успехами стала покорять природу и самого человека как часть природы.

Она вывела человека в космос, дала ему новый источник энергии (атомная), новые вещества и технические средства (лазер), новые средства массовой коммуникации и информации и т.д.

Исходя из всего выше сказанного, можно сделать вывод о том, что в данный момент наука в целом стала представлять собой не только средство решения проблем человеческого существования, но и часть культуры, которая содержит определённую совокупность знаний об окружающем нас мире.

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 .