Концепции современного естествознания (С. Х. Карпенков)

Учебник написан в соответствии с государственными образовательными стандартами. В нем изложены вопросы естественно-научного познания окружающего мира, фундаментальные концепции, принципы и законы природы, рассмотрены актуальные проблемы современного естествознания, связанные с изучением природных процессов и свойств веществ на молекулярном уровне, отражены естественно-научные аспекты энергетики, экологии и освещены важнейшие достижения естествознания, лежащие в основе современных наукоемких технологий. Предназначен для студентов высших учебных заведений. Может быть интересен и полезен широкому кругу читателей.

Оглавление

ЧАСТЬ I ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ И СОВРЕМЕННЫЙ МИР

Учись, мой сын: наука сокращает нам опыты быстротекущей жизни…

А.С. Пушкин

Для нас наука естествознание – тот самый рычаг, который единственно способен повернуть весь мир лицом к солнцу.

М. Горький

В результате изучения части I студент должен знать:

– объект и предмет изучения дисциплины «Концепции современного естествознания»;

– современные естественно-научные проблемы;

– основные положения естественно-научного познания;

уметь:

– применить свои знания при решении проблем сохранения природы;

владеть навыками:

– бережного отношения к природе в любой практической де ятельности человека.

1. ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ И ОКРУЖАЮЩИЙ МИР

1.1. Естественно-научные знания и образование

История развития знаний о природе. На протяжении всей истории развития общества основу образования составляли знания о природе, знания о человеке и знания об обществе. Очевидно, эти три составляющие образования взаимосвязаны: природа породила человека, а люди составляют общество. По мнению выдающегося российского историка В.О. Ключевского (1841–1911), «человеческая личность, людское общество и природа страны – вот те три основные силы, которые строят людское общежитие… Идеал исторического воспитания народа состоит в полном и стройном развитии всех элементов общежития и в таком их соотношении, при котором каждый элемент развивается и действует в меру своего нормального значения в общественном составе, не принижая себя и не угнетая других».

Длительная история развития цивилизации показывает, что далеко не всегда названные элементы разных по форме и содержанию образовательных систем находились в полном стройном соответствии и составляли гармоничное единство. Так, в древние времена знания о природе – естественно-научные знания – носили описательный, умозрительный, натурфилософский характер. Основное внимание уделялось знаниям о человеке.

Древнегреческий мыслитель Сократ (ок. 470–399 до н.э.) полагал, что главная функция знаний – это самопознание и интеллектуальный, нравственный, духовный рост человека. Его современник, древнегреческий философ Протагор (ок. 480–410 до н.э.), утверждал, что цель знаний – сделать деятельность человека более успешной и плодотворной. Однако оба философа не считали, что знания – прямой путь к умениям и навыкам. Освоить то или иное ремесло в те времена можно было у мастера или накопив собственный опыт. Вплоть до начала XVIII в. в английском языке понятие «ремесло» выражалось словом mystery, означающим таинство, и не только потому, что обладавший секретом того или иного ремесла давал клятву не раскрывать секретов, но и потому что ремесло было недоступно для человека, не прошедшего обучение у мастера и не перенявшего на практике его опыта.

На Руси уже в XIV в. возникла уникальная общность вольных мастеров, известная под название «артель». В отличие от подобных общностей на Западе артель на русской земле была не только и не столько коммерческим объединением мастеров узкого профиля в современном понимании, а скорее общностью единоверцев, исповедовавших православие и соблюдавших законы свободы и справедливости. Будучи своеобразной формой общественного труда, артель устанавливала правила жизни и влияла на характер и поведение каждого, воздавая по делам его и делам окружающего рода. Достоинства человека оценивались, прежде всего, принадлежностью к тому или иному роду мастеров.

Зарождение технологий. С развитием естественно-научных знаний, когда начиная с XVIII в. открывались первые фундаментальные законы природы с последующим их практическим применением, появилось понятие «технология». Оно происходит от слов techne – искусство, ремесло и logos – понятие, учение, что вместе означает организованное, систематизированное, целенаправленное знание.

Для изучения технологий создавались учебные заведения. Первое из них – Школа мостов и дорог – основано во Франции в 1747 г.; за ним последовали Школа сельского хозяйства в 1770 г. и Школа горного дела в 1776 г. (обе в Германии). В 1794 г. во Франции было открыто высшее учебное заведение – Политехнический университет. Это был первый университет технического профиля по подготовке инженеров. В основанных ранее высших учебных заведениях, например, в старейшем в Европе Болонском университете, открытом в 1088 г. в Италии, изучались нетехнические и неестественные науки: математика, логика, философия и др. В дальнейшем в систематизированную отрасль научных знаний была преобразована и медицинская практика.

Вхождение в науку и постижение технологий в России определялось особенностями ее природы и хозяйственного быта вместе со складом характера и ума великороссов, которые, по мнению В.О. Ключевского, «мыслят и действуют, как ходят; кажется, что можно придумать кривее и извилистее великорусского проселка? Точно змея проползла. А попробуйте пройти прямо: только проплутаете и выйдете на ту же извилистую тропу». И вместе с тем «ни один народ в Европе не способен к такому напряжению труда на короткое время, какое может развить великоросс».

В найденных немногочисленных летописях и сводах Древней Руси описывались явления природы: солнечные и лунные затмения, северное сияние, движение комет и падение метеоритов, грозы, бури, наводнения; приводились сведения технического характера о видах и устройстве оружия, возведении крепостей и церквей, о литье колоколов и пушек, о часовых механизмах, о строительстве мостов и др. Причем астрономические явления отмечены с «великой точностью». Время донесло до нас имя первого русского ученого, астронома и математика Кирика Новгородца, написавшего в 1136 г. научный трактат «Учение им же ведати человеку числа всех лет», аналога которому нет ни в древнерусской, ни в византийской, ни в южнославянской литературе. Феодальная раздробленность, татаро-монгольское нашествие и другие факторы сдерживали развитие культуры, науки и образования в России. Если в Европе после изобретения И. Гутенбергом (1399–1468) книгопечатания множились типографии и печатались книги на латинском языке, то на Руси в то время только что налаживалось свое книгопечатание, основанное Иваном Федоровым (ок. 1510–1583), выпустившим в 1564 г. первую русскую печатную книгу «Апостол». Коренной перелом в развитии науки, образования и культуры в России наступил при Петре I (1672–1725).

По мере развития естественно-научных знаний на Западе, и прежде всего в Великобритании, стали внедряться изобретения, и ремесло мастеров перестало быть таинством и секретом. Восхождению к технологиям от ремесел в значительной степени способствовало издание первой «Энциклопедии», составленной в 1751–1780 гг. Дени Дидро (1713–1784), Жаном Д’Аламбером (1717–1783) и др. В этом величайшем фундаментальном труде были представлены в организованном и систематизированном виде сведения о многих видах ремесел, что позволяло получить специализированные знания, не нанимаясь в ученики. Научные статьи для «Энциклопедии» писали выдающиеся ученые того времени – Вольтер (1694–1778), Руссо (1712–1778) и др.

Первые технические школы и «Энциклопедия» решили важнейшую задачу для развития науки и технологий – они свели воедино, систематизировали и сделали всеобщим достоянием знания, навыки и секреты различных ремесел, передаваемые ранее в устной форме от поколения к поколению на протяжении многих веков и даже тысячелетий. Практический опыт они преобразовали в профессиональные знания, практическое обучение – в учебники, секреты – в методологию, а конкретные действия – в прикладные науки. Все это способствовало развитию науки, технологий и промышленного производства.

Универсальность образования. «Три пути ведут к знанию: путь размышления – это путь самый благородный, путь подражания – это самый легкий путь, путь опыта – это самый горький», – утверждал древнекитайский мыслитель Конфуций (ок. 551–479 до н.э.). Вне всяких сомнений, именно так всегда развивались все отрасли знаний. Однако если в древние времена преобладал путь размышления, то в последние столетия определяющими стали опыт, эксперимент и практика – самый трудный, но результативный путь познания окружающего мира, ведущий к развитию естественно-научных знаний, а вместе с ними и специализированных, отраслевых наук для достижения конкретных результатов, полезных не только самому человеку, но и обществу. То, что сейчас принято считать истинными знаниями, постоянно доказывает свою практическую значимость и проверяется опытом, на практике.

В современном обобщенном представлении знания – это информация, имеющая практическую ценность. В последнее время во многих странах наметился переход к экономике, основанной на движении не только традиционных материальных ресурсов и товаров, но и новых идей и отраслевых знаний, составляющих информационные ресурсы. При этом определяющую роль играют информационные технологии. Благодаря их внедрению, например, в США ежегодный прирост внутреннего валового продукта составляет более 30 %, или около 600 млрд долл., и по этому показателю информационная отрасль опережает авиационную и автомобильную промышленность.

Однако бессистемный подход к массовому потреблению информации и ее чрезмерность порождают информационный хаос, который зависит от многих факторов и, прежде всего, от системы образования. Диктуемое временем стремление к узкой специализации, многопредметность в средней и высшей школах, перенасыщенность учебных программ, компьютерная зависимость и другие «инновации» ведут к тому, что не только учителя и преподаватели, но и их ученики – будущие специалисты разных отраслей – подобно строителям Вавилонской башни перестают понимать друг друга. При этом постепенно утрачиваются универсальность и широта образования. Избыточность, излишнее структурирование информации и вместе с ними информационный хаос отвращают от знаний и, как следствие, вызывают панику и порождают невежество. «Общество, гонимое паникой, отвращается от знания и ищет спасения в невежестве», – справедливо заметил русский писатель М.Е. Салтыков-Щедрин (1826–1889). С потерей универсальности и широты образования теряется возможность усваивать практические знания, необходимые для разработки новых технологий.

В прошлом столетии ощутимо и явно стала проявляться обособленность естественно-научных и гуманитарных знаний, и между ними образовалась огромная пропасть, на которую еще в 50-х годах XX в. обратил внимание английский писатель Чарлз Сноу (1905–1980). По его мнению, общество не может выжить без знаний того дома, в котором живет, или без знаний об окружающем мире – без естественно-научных знаний. Однако таким практически значимым знаниям в отечественном образовании в последние десятилетия не уделяется должного внимания со стороны государства, отдающего по упущению предпочтение массовому гуманитарному образованию. Любое общество, отгораживаясь от естественно-научных знаний, не может согласовать свои действия с фундаментальными законами природы и особенно если оно теряет духовно-нравственные ориентиры. Эту мысль можно продолжить словами Святейшего Патриарха Московского и всея Руси Алексия II (1929–2008): «Я убежден: как бы ни возросло человечество за прошедший век в собственных глазах, ему надо вновь сесть за школьную парту. Нужно снова учиться тому, что люди растеряли за годы упоение собственной силой и гордыней, – учиться смирению, умению аскетически ограничивать свои желания, послушанию воле Божией, нравственному образу жизни. Иначе все достижения науки и техники обратят свою силу против нас, а Вавилонская башня человеческого могущества падет, погребая своих строителей под обломками. Труднейшей для каждого из нас будет работа не внешняя, а внутренняя. Евангелие советует нам обратить взор прежде внутрь самих себя».

К пониманию необходимости универсальности и фундаментальности современного образования, основанного на знаниях о природе, человеке и обществе, пришли многие исследователи как в России, так и в других странах. Пришли разными путями и из разных соображений. И предлагают решить эту проблему по-разному: одни видят выход в гуманитаризации естественно-научного и технического образования, а другие – в необходимости преподавания естественно-научных основ для студентов гуманитарных направлений и специальностей. При этом те и другие приходят к единому мнению: цель изучения всех дисциплин одна и та же – обеспечить будущность существования человека в биосфере. Однако четко обозначенная цель не определяет средства ее достижения. Действительно, объем информации, необходимой для изучения, чрезвычайно велик. Возникает вполне правомерный вопрос: можно ли ее изучить? А вслед за ним и другой вопрос: как ее изучать? Оказывается, можно, если воспользоваться концептуальным принципом, позволяющим изучать предмет в рамках основополагающих идей и системного подхода. Этот фундаментальный принцип образования является не только предметом обсуждений, но и руководством к действию при изложении изучаемого предмета.

Образование на рубеже тысячелетий. В связи с усиливающимся антропогенным воздействием на биосферу и обострением экологической проблемы современное естественно-научное образование становится действенным средством освоения знаний не только для решения многих научных и технологических задач, но и для защиты окружающей среды ради спасения жизни на нашей планете.

На протяжении многих столетий система образования постоянно совершенствовалась и в наше время позволяет за более короткий срок получить существенно больший объем знаний, который постоянно растет. Если в 1870-е годы объем знаний всего человечества увеличивался примерно вдвое за десятилетие, в 1980-е – за 5 лет, в 1990-е – каждый год, то в начале нынешнего века такой срок сократился до нескольких месяцев.

Развитие образования – важнейшая задача любого государства и человечества в целом. Во многих странах просвещенные власти осознают: вложение финансовых средств в образование – интеллектуальный потенциал – прибыльный вид инвестирования. Однако система образования в разных странах финансируется по-разному. Например, ежегодные расходы на обучение одного студента составляют в США 18,57 тыс. долл., Дании – 11,60, Испании – 6,03, а в Мексике – всего 5,30 тыс. долл.

Стремительный рост объема новых знаний, подчиняющийся экспоненциальной закономерности, требует повышения эффективности обучения и увеличения его продолжительности. В настоящее время средняя продолжительность обучения составляет в Европе 15 лет, в Северной Америке – 14 лет, в Южной Америке – 13 лет, в Азии – 9,2 года, в Африке – 7 лет и во всем мире – в среднем 10 лет. Предполагается, что в ближайшие десятилетия продолжительность обучения, необходимого для высококвалифицированного специалиста, приблизится к 18 годам. Несмотря на широкое распространение образования, оно охватывает далеко не все население земного шара даже на начальном уровне. Согласно статистике ООН, сегодня в мире около 3,5 млрд человек умеют читать и писать, что примерно в 3 раза больше, чем 40 лет назад. В то же время приблизительно 900 млн взрослых не умеют ни читать, ни писать, причем две трети из них – женщины. Уровень неграмотности взрослого населения во многих развивающихся странах составляет более 50 %: в Нигерии – 80 %, в Мали – 73 %, в Ираке, Эфиопии и Бангладеше – 60 %, в Пакистане – 58 %.

Ежегодно, начиная с 1990 г., во всем мире число детей, обучающихся в школе, увеличивается примерно на 10 млн., и сегодня их – около 700 млн. В то же время более 100 млн детей школьного возраста не имеют возможности сесть за школьную парту. Обеспечение всеобщего начального образования – одна из приоритетных задач, сформулированных в Декларации тысячелетия ООН.

Проблемы образования обсуждались в 2006 г. на саммите «Группы восьми» в Санкт-Петербурге, где приняты решения по международному сотрудничеству, нацеленные на повышение качества национального образования и на его доступность для широких слоев населения.

Только через совершенную систему образования, включающую духовн-о-нравственное воспитание, современное общество сможет сохранить природную среду и обеспечить дальнейшее развитие цивилизации.

Плоды отечественного образования. Не погружаясь в дебри истории российского образования, можно безошибочно утверждать, что систему образования пытались реформировать во все времена, хотя и не всегда была в этом необходимость. Не было крайней необходимости реформировать образование в последние десятилетия. Ведь при всех изъянах прежнего социального устройства и утопичности коммунистической идеологии в недалеком прошлом в нашей стране была налажена система образования, позволявшая получать хорошие знания всем желающим.

Поспешные, провальные реформы, начатые в нашей стране в 1990-х годах и продолжающиеся до сих пор под знаком демократизации, либерализации, гуманизации и прочей модернизации, привели не только к массовому обнищанию российского народа и обогащению небольшой группы дельцов, свободных от совести, но и к резкому падению уровня образования, который сейчас по указанию министерских чиновников называют качеством образования. При этом политика качественного образования превратилась в политику полного заблуждения. В результате обесценились знания. Потеряли уважение и почет учителя и преподаватели. Резко уменьшилась их заработная плата. Пышным цветом расцветают разные формы платных «образовательных» услуг, под видом которых наживаются многие руководители так называемых учебных заведений, а преподаватели получают нищенскую зарплату. Ученики перестали слушать учителей и родителей, а студенты – преподавателей. Иногда совершаются страшные преступления: учителя и преподаватели, стремящиеся дать самое дорогое – знания, становятся жертвой агрессии своих дурно воспитанных учеников.

Драгоценное время молодежи стали поглощать различные фильмы и постановки с показом интимных отношений, компьютерные игры и, особенно, Интернет с неисчерпаемыми соблазнительными услугами. У детей стали активнее проявляться скрытые способности писать и рисовать на фасадах домов, на стенах школ и на партах. Некоторые школы и вузы стали притонами наркоманов. Вошли в моду курение и даже алкоголь, к которым приобщаются дети в самом раннем детстве. И результат, как говорится, не замедлил ждать: для детей и подростков стало доступным множество развлечений, где под видом культурного отдыха происходит одурманивание молодежи, и в этой замутненной среде хорошо наживаются многие проходимцы, устраивая сборища, где все средства хороши: и мощная аудио- и видеотехника, и наркотики, и алкоголь.

Судя по определению образования, данному в Законе Российской Федерации «Об образовании» (образование – это воспитание и обучение в интересах человека, общества и государства), процесс образования включает важную составляющую – воспитание. Хорошее образование может вырасти только на благодатной почве с укрепившимися воспитанием духовно-нравственными ориентирами.

В последние годы предпринимается попытка научить ребенка многому и всему в самом раннем возрасте: дети, поступающие в первый класс, в дошкольном возрасте должны уметь читать, писать и считать, чему в добрые времена учили только в первом классе. Таким образом, ставится заведомо практически неразрешимая задача научить всех и сразу всему без учета реальных возможностей и способностей подрастающего ребенка.

Казалось бы, что плохого в том, что ребенок научится писать, считать и пересказывать в дошкольном возрасте, до семи лет. В действительности же эта, на первый взгляд, несложная задача вполне под силу лишь немногим, наиболее способным детям. А подавляющее большинство детей физиологически не готово к ее решению при всем желании самих детей, их учителей, родителей и некоторых министерских чиновников, и об этом свидетельствует богатый опыт и педагогическая практика, которые вырабатывались в течение многих прошедших столетий. При этом следует учесть, что открытая душа ребенка легко ранима. Если попытка научить его читать и писать в слишком раннем возрасте кончится неудачей, то он потеряет уверенность в собственных силах, а учитель может ошибочно отнести его к разряду неспособных учиться, или, как сейчас модно говорить, к олигофренам. Школьнику тем самым будет нанесена тяжелая душевная травма, излечить которую будет очень трудно, а в ряде случаев и невозможно. И такой несчастный ребенок в течение всей учебы всеми возможными способами будет уклоняться от занятий, не испытав радости от познания, придет к печальному выводу о том, что он способен писать только лишь на заборах и партах. Подобные школьники вступают в конфликт с родителями и учителями, который иногда завершается трагическим исходом. Чаще всего такие неудачники пополняют многомиллионную армию беспризорных детей, число которых от 730 тыс. (по сведениям «Российской газеты») до 6 млн (по данным других газет и журналов).

Многие из закончивших школу попадают без проблем в вузы, в том числе и в многочисленные, новоявленные, гуманитарные «университеты», которые готовы выдать всем желающим диплом государственного образца, но не готовы дать самые минимальные знания, необходимые высококвалифицированному специалисту, так как они не обладают ни материально-технической базой, ни качественным учебно-методическим обеспечением. Большинство таких горе-вузов готовит якобы специалистов в области менеджмента, экономики, предпринимательства, бизнеса и др. Вопрос же о том, будут ли востребованы такие скороспелые «специалисты», для ректоратов вузов остается без ответа – им нужны деньги, чтобы набить, прежде всего, собственные карманы. А ведь за «образовательные» услуги платят вовсе небогатые родители, вынужденные работать в две смены, а иногда и не на одной работе. При поступлении в вуз конкурс, как естественный процесс отбора наиболее способных, подготовленных и знающих абитуриентов, вытесняется искусственной процедурой составления договора, некоей формальной бумаги, в которой прописывается обязательство регулярной платы.

На платной основе принимают и в государственные вузы, где конкурс также уступает свои права коммерческому подходу. И ректораты вынуждены мириться с этим: на бюджетные деньги, выделяемые государством для оплаты труда преподавателей, невозможно обеспечить им достойную жизнь, несмотря на регулярные повышения их заработной платы. Что касается справедливого распределения денег, заработанных преподавателями, то многие государственные вузы мало чем отличаются от платных, и об этом свидетельствуют многочисленные уголовные дела, возбуждаемые по фактам нарушения закона вузовскими властителями.

Многие студенты, за обучение которых заплатили родители, нередко вступают в противоречие и конфликт с преподавателями, пытающимися по старой доброй традиции дать самое дорогое – знания, и таких добросовестных преподавателей немало. Научить студента, не владеющего школьными знаниями, да еще невоспитанного, невозможно при всем желании и всех стараниях преподавателя. Воспитывать студента – все равно, что злить проголодавшуюся собаку, а перевоспитывать – задача неодолимая. Некоторые из таких «продвинутых» студентов не могут и не хотят учиться. Поэтому они пытаются сорвать занятия, иногда организовывают ложные телефонные звонки о террористических актах.

Любому преподавателю, любому студенту понятно, что на всех стадиях обучения, начиная со школьной парты, надзор, или, лучше сказать, контроль, играет второстепенную роль. Очевидно, качество образования зависит, прежде всего, от того, насколько совершенно и современно учебно-методическое обеспечение, включая техническую базу, учебно-методические разработки, учебники и учебные пособия и вовсе не зависят от того, сколько и какие бумаги должен составить преподаватель для так называемой отчетности. Очевидно и другое: любая хорошая работа, в том числе творческий труд преподавателя, требует и хорошей оплаты, а чиновники образовательных структур своим директивным бумаготворчеством должны способствовать развитию образования, а не его деградации.

Система образования будет развиваться и принесет свои драгоценные плоды только тогда, когда каждый – и тот, кто учится, и тот, кто учит и воспитывает, и тот, кто руководит образованием – осознает известную с древних времен истину: научиться можно, а научить нельзя.

От образования к действиям. Любая система образования, какой бы совершенной она не была, любые знания, какими бы ценными они не были, окажутся бесполезными, если не превратятся в действия и дела. В конкретные действия и дела каждого человека, причем без промедления. Чтобы создать условия устойчивого состояния окружающего нас мира, предстоит сделать многое: разрабатывать ресурсосберегающие технологии промышленного производства, внедрять новые способы ведения сельского хозяйства, модернизировать промышленные и энергетические предприятия; способствовать развитию бизнеса с целью сокращения потоков потребляемых природных ресурсов, материалов и энергии, постоянно совершенствовать систему международных отношений, обновлять законодательную базу (принимать действенные законы и отменять потерявшие свою значимость), возродить духовно-нравственное начало воспитания и обучения детей, налаживать непрерывную систему образования для взрослых, помня о том, что учиться никогда не поздно; создавать художественные и музыкальные произведения, восстанавливать духовно-нравственные ценности в обществе.

Спектр конкретных дел и действий обширен. И каждый человек свободен в выборе того или иного дела. Конечный результат в значительной степени зависит не от того, чем заниматься, а от того, как заниматься. Добросовестное отношение к своему делу – залог успеха. Всякое полезное дело способно чему-нибудь научить, а учиться всегда полезно.

Невежество гораздо опаснее, чем может показаться на первый взгляд. В наше время, когда в природе наблюдаются сложнейшие явления, когда стремительно меняется отношение человека к природе, трудно понять и осознать все происходящее в этом мире. Поэтому нужна усердная работа, чтобы получить всесторонние знания, необходимые не только для своей работы, но и для дальнейшего развития общества и человечества. Такие знания особенно важны для лидеров.

Учиться – значит продвигаться вперед. Нельзя чему-нибудь научиться, не делая ошибок, не признавая их. Как говорят, на ошибках учатся. Гораздо легче видеть чужие ошибки, чем свои. Ошибки показывают, что есть другой путь достижения желаемой цели.

В наше время некоторые лидеры утратили желание учиться и свободу учиться. Во многих случаях система взаимоотношений людей выстраивается таким образом, что большинство выполняющих роль исполнителей верят в то, что лидеры способны дать ответы на все вопросы, а сами лидеры претендуют на знание всех ответов. Такая искаженная система не способствует развитию лидерства среди исполнителей и не стимулирует стремление лидеров учиться. Многие лидеры, как и большинство людей, не знают, какой путь ведет к устойчивому состоянию общества. А некоторые из них даже не осознают необходимости таких знаний. Новый подход в решении проблемы устойчивого состояния заключается в том, чтобы каждый человек поднялся до уровня обучающегося лидера во всех сферах общества, начиная от семьи, кончая государством и человечеством в целом. Для этого необходима поддержка лидеров в их постоянном, непрерывном обучении.

Трудно научиться чему-нибудь, не обладая терпением. В современных условиях надвигающейся экологической катастрофы терпение должно сочетаться с решительностью, смелостью и ответственностью. Такое сложное и противоречивое сочетание характерных человеческих черт станет возможным только тогда, когда каждый человек осознает, что в основе всякого благородного дела заложено не стремление стать богаче других, приобретая все больше и больше материальных ценностей; не желание стать выше других, а духовно-нравственные начало: любовь в ближнему, добросовестность, смирение, сострадание и др. – которые выковывались в течение всей длительной истории развития человечества и направлены на спасение человека.

1.2. Структура и развитие естествознания

Объекты исследования. Объекты исследования естествознания – материя, ее строение и движение, ее виды и взаимосвязи между ними; время и пространство как универсальные формы движения материи. Материальные системы условно делят на микромир (молекулы, атомы и элементарные частицы), макромир (все непосредственно наблюдаемые тела) и мегамир (планеты, звезды, галактики и Вселенная). В живой природе самая крупная система – биосфера – область распространения жизни на Земле. Вне зависимости от структурной организации материальных систем можно выделить нуклонный, атомный и молекулярный уровни строения материи. В каждой отрасли естествознания эти уровни дополняются своими подуровнями, учитывающими специфику исследуемого объекта.

Фундаментальные законы природы характеризуют материальные объекты и явления независимо от того, где они находятся или происходят. Например, с помощью законов сохранения энергии и импульса можно описывать движение тел на Земле, взаимодействие элементарных частиц, движения планет и звезд. Строение материи на нуклонном, атомном и молекулярном уровнях одинаково на Земле и в космическом пространстве. Все это означает, что фундаментальные законы природы универсальны, что в свою очередь свидетельствует о материальном единстве объектов природы и Вселенной в целом. В процессе естественно-научного познания обнаруживаются новые явления и свойства объектов природы, что позволяет создавать более совершенные экспериментальные средства исследований и глубже проникать в тайны окружающего мира. Внедренные естественно-научные разработки – важнейший фактор экономики, ее базовый ресурс, по своей значимости превосходящий такие традиционные ресурсы, как природное сырье, рабочая сила и др.

Структура естествознания. Попытки классификации естественных наук, предпринимаемые с античных времен (Платон, Аристотель), возобновились в эпоху Возрождения (Ф. Бэкон) и продолжились энциклопедистами (Ж.Л. Д’Аламбер и др.). Одну из наиболее совершенных классификаций естественных наук представил в начале XIX в. А. Ампер. Естественно-научные знания он представил в виде единой иерархической системы, в которой физика располагалась на первом уровне, химия – на втором, как бы основывающаяся на физике и т. д. Позднее, в середине XIX в., изучая историю развития естествознания, Ф.А. Кекуле предложил иерархию естественных наук в виде четырех последовательных ступеней: механика, физика, химия и биология.

Возможны и другие подходы в определении структуры естествознания с учетом свойств и специфики объектов исследований. Например, все естественные науки можно условно разделить на две большие группы – науки о неживой и живой природе. Такое деление в какой-то степени отражают неорганическая химия для изучения объектов неживой природы и органическая химия, через которую прослеживается путь к зарождению живой материи.

С учетом масштабности объектов исследования можно определить еще одну иерархическую структуру естествознания: астрономия – геология – география – биология. В астрономии изучают крупномасштабные объекты Вселенной (галактики, звезды, планеты и их спутники), а объекты исследования геологии, географии и биологии относятся к нашей планете с ее сложной структурой, включающей биосферу.

В разветвленную структуру естествознания формально не входят математика и логика. Однако без этих наук невозможно развитие ни одной из естественно-научных отраслей. Благодаря математике все естественно-научные науки переходят от качественной характеристики явлений и свойств объектов природы к их количественному описанию на основании фундаментальных законов и стройных теорий логики. Все естественные науки в той или иной мере используют универсальный язык математики, выражающийся в общепринятых знаках и составленных на их основе формулах. Другой универсальный язык естествознания – химические знаки и формулы.

История развития естествознания. Естествознанию в современном представлении предшествовал длительный период, начавшийся с древних времен, когда постепенно накапливались знания о природе. Мыслители Древней Греции пытались найти материалистическое обоснование мироустройства и разработать рационалистический метод познания природы, устанавливать причинно-следственные связи природных явлений – все это было началом натурфилософии. Всесторонние естественно-научные знания и воззрения сначала входили в единую науку, находившуюся под эгидой философии. Дифференциация наук наметилась в Ионийской школе в VI в. до н.э. Позднее стали формироваться самостоятельные отрасли знания, и одной из первых была основана статика, представляющая собой в наше время один из разделов физики.

Историю развития естествознания можно условно разделить на три основных этапа: доклассический, классический и современный.

Доклассический этап, самый длительный (с VI в. до н.э. до конца XVII в.), начался с натурфилософских концепций, в недрах которых гораздо позднее стали зарождаться разные отрасли естествознания, названные точными науками, или научными отраслями, основные законы и положения которых представлены с помощью математических формул в виде «точного знания». К таким наукам относятся, например, механика, астрономия и др. Важную роль в становлении естественно-научного мировоззрения сыграла геоцентрическая система мира. Почти 15 веков отделяют ее от гелиоцентрической системы мира и закона движения планет. На рубеже XV–XVI вв. были осуществлены первые кругосветные путешествия и сделаны Великие географические открытия; в эпоху Возрождения была оценена длительность процесса развития жизни на Земле по обнаруженным окаменелым останкам вымерших организмов; в XVII в. дано определение химического элемента и описана структура растительной клетки – элементарной ячейки живых организмов.

Классический этап развития естествознания (начало XVIII – конец XIX вв.) начался с открытия фундаментальных законов механики, которые создали реальную базу для количественного описания явлений и свойств объектов природы. Законы классической механики стали широко применяться во многих естественных науках, что привело к ее абсолютизации, в результате чего в конце XVII – начале XVIII вв. сформировалось философское учение – механистический детерминизм.

В XIX в. открыты законы сохранения; заложены основы химической атомистики; предложена атомно-молекулярная теория строения вещества; создана периодическая система химических элементов; мир растений и животных разделен на иерархически соподчиненные таксоны; разработаны геологические карты сначала небольших участков, а затем и крупных территорий нашей планеты; уточнены географические карты. Предложена клеточная теория в биологии, заложены основы микробиологии, генетики, сравнительной анатомии и других отраслей науки о живой природе; сформулированы основные положения эволюции жизни.

Важную роль в развитии естествознания сыграла электромагнитная теория, на основе которой была предсказана, а затем экспериментально подтверждена электромагнитная природа света. Однако новые научные открытия в ряде случаев противоречили существующим научным теориям. Для их объяснения пришлось отказаться от общепринятого классического представления электромагнитной теории и выдвинуть квантовую гипотезу: атомы могут излучать энергию не непрерывно, а определенными порциями – квантами.

Создание квантовой теории и теории относительности, открытие рентгеновского излучения и радиоактивности знаменуют начало современного этапа развития естествознания, хронологически совпадающего с началом XX в. По своему содержанию он соответствует атомному и нуклонному уровням познания материи.

В первой половине XX в. была предложена квантовая модель атома; открыта сверхпроводимость; раскрыты механизмы многих химических реакций; обнаружены цепные реакции (химические и ядерные); изучены многие глубинные процессы в живом организме; сформулирована хромосомная теория наследственности и установлен носитель генетической информации – молекула ДНК; исследовано строение атомного ядра; обнаружено деление ядер урана, что способствовало развитию ядерной физики и атомной энергетики; измерено расстояние до ближайших галактик; установлен закон расширения Вселенной; предложено учение о биосфере и обоснована трансформация ее в ноосферу, решающую роль в которой играет человек; создана наука о полимерах.

Во второй половине XX в. определена структура ДНК и раскрыт генетический код; открыто реликтовое излучение; созданы квантовые генераторы (лазеры и мазеры), полупроводниковые, микроэлектронные приборы и др.; синтезированы высокотемпературные сверхпроводники; с помощью космических аппаратов исследованы различные объекты Вселенной в инфракрасном, ультрафиолетовом, рентгеновском и гамма-диапазонах; более глубоко изучено строение земной коры; получила развитие новая область прикладной науки и техники – нанотехнология; в начале XXI в. расшифрован геном человека.

На современном этапе развития естествознания происходит как дифференциация, так и интеграция естественно-научных знаний. Появились такие науки, как биофизика, космическая биология, биогеохимия и др. Это свидетельствует о взаимосвязи и взаимодополняемости естественных наук.

Познавательная роль естествознания. Естественно-научные исследования базируются на двух взаимно дополняющих подходах – эмпирическом и теоретическом. Оба подхода часто переплетаются и завершаются в процессе познания определением естественно-научной истины, которая всегда объективна по содержанию, но субъективна по форме, как результат человеческой деятельности. Основу естественно-научного познания составляют три положения: количественное описание причинно-следственной связи согласно принципу причинности, эксперимент как критерий естественно-научной истины и определение относительности естественно-научной истины.

1.3. Устойчивое развитие и естественно-научное образование

Многообразие окружающего нас мира требует глубокого и комплексного познания фундаментальных концепций, категорий и закономерностей, отражающих свойства материи, пространства и времени, живого мира, а также ценности культуры и нравственности, существенные аспекты природы человека и др. Фундаментальные понятия, законы и принципы отражают явления не только материального, но и социального мира. К сожалению, прошедшее время оставило немало примеров того, как забвение основополагающих истин наносило и наносит невосполнимый ущерб природе, живому миру, самому человеку.

Завершился XX в., явивший мир новую – техногенную – цивилизацию. Человек вышел в космос, проник внутрь атомного ядра, освоил новые виды энергии, создал мощные вычислительные системы, разгадал генетическую природу наследственности, научился в невиданных масштабах использовать богатства природы. Однако гораздо меньше он преуспел в рациональном и бережном отношении к природе и богатейшим ее ресурсам. Более того, именно стремительный и неконтролируемый технологический рост стал главным фактором риска для будущего человечества.

Что же происходит сейчас, в период развития человечества на техногенной основе? По оценкам палеонтологов, за все время эволюции жизни на Земле чередой прошли около 500 млн видов живых организмов. Сейчас их насчитывается примерно 2 млн. Только в результате вырубки лесов суммарные потери составляют 4–6 тыс. видов в год. Это приблизительно в 10 тыс. раз больше естественной скорости их вымирания до появления человека.

Одновременно на нашей планете год от года появляется все больше видов искусственной, преимущественно промышленной продукции, иногда называемых техногенными популяциями. Одна из таких «популяций» – автомобиль. Начиная с 1970 г. мировой автотранспортный парк увеличивается примерно на 16 млн машин в год и к 2020 г. составит более одного миллиарда машин. Ежегодно производятся десятки миллионов других видов машин, множество различных устройств и т. п. Строятся протяжные магистрали, возводятся крупные промышленные предприятия, стремительно растут города. При этом в невиданных масштабах потребляются природные ресурсы и образуется громадное количество промышленных и бытовых отходов, трудно включаемых в кругооборот природы. Все это в совокупности – создаваемая руками человека искусственная среда – техносфера, охватывающая всю биосферу и вытесняющая из нее жизненное пространство.

Новые технологии производства и земледелия не обходятся без гигантского потока химических веществ, вызывающих необратимую трансформацию тончайшего плодородного слоя земной поверхности. Высокими темпами развивается энергетика. Согласно оценке Всемирного энергетического совета, при современном темпе роста потребления энергии, составляющем около 2 % в год, к 2035 г. в сравнении с 1998 г. оно удвоится, а к 2055 г. – утроится. Промышленное производство энергии – одна из причин глобального потепления: растет средняя температура воздуха и в результате повышается уровень Мирового океана на 2–3 мм в год.

Разрушается озоновый слой, защищающий все живое от чрезмерного ультрафиолетового излучения. Во многих регионах нашей планеты выпадают кислотные осадки, наносящие громадный ущерб живой и неживой природе.

Все это свидетельствует о деструктивном глобальном воздействии многих видов технологической деятельности людей на биосферу. На современном этапе эволюции биосфера и человечество как ее составная часть вступили в кризисный период. Так, впервые в своей истории человечество стало обладателем мощнейших источников атомной энергии, радиационной и химической токсичности – теперь за считанные минуты может быть уничтожено все живое на Земле. К счастью, осознание безумия применения подобных источников в традиционных способах решения межгосударственных конфликтов – в войнах – появилось раньше, чем дело дошло до самоуничтожения человечества.

Одна из причин кризисного состояния биосферы заключается в стихийном характере деятельности людей, что вызывает повсеместное загрязнение среды обитания и нарушение теплового баланса Земли. К этому следует добавить истощение в ближайшей перспективе сырьевых источников, жизненно важных для развития человеческой цивилизации, и демографический взрыв – очень быстрый рост численности населения с тяжелыми для биосферы последствиями.

Биосфера как открытая самоорганизующая система может выйти из критического состояния скачком. При этом ее структура и облик изменятся таким образом, чтобы на новом уровне организации достичь устойчивого состояния. В критической точке – точке бифуркации – возможно несколько путей перехода системы в новое устойчивое состояние. В условиях крайней неустойчивости развиваются флуктуации, и одна из них может подтолкнуть систему на конкретный путь ее перехода.

Такой процесс носит случайный, вероятностный характер. Среди возможных устойчивых состояний, в которые биосфера как система может перейти в процессе самоорганизации, есть и такие, которые исключают существование человечества.

Механизм перехода биосферы из одного состояния в другое управляется случайными факторами, и, следовательно, вероятность неблагоприятных для человека последствий достаточно велика. Пороговое предпереходное состояние биосферы нам не известно. He исключено, что единичная техногенная катастрофа, масштабами, сравнимыми с чернобыльской, или какие-либо международные военные конфликты могут вывести биосферу за порог ее устойчивости и привести к таким процессам, которые буквально сметут человечество с лица Земли.

На современном этапе выживание человечества приобрело характер критической проблемы. В этой связи многие пришли к выводу о необходимости создания социально-экономических предпосылок устойчивого развития общества как возможного пути предотвращения геоэкологической катастрофы.

Идея устойчивого развития активно обсуждается с начала 90-х годов прошлого столетия. В «Повестке дня на XXI век», принятой в Рио- де-Жанейро (Бразилия) на Всемирном саммите по экологии и развитию в 1992 г., сформулирована концепция устойчивого развития. Появилась надежда, что проблемы сохранения окружающей среды будут увязываться с социально-экономическим ростом и учитываться при разработке политических решений, а развитые страны будут помогать развивающимся бороться с нищетой и избегать загрязнения окружающей среды.

Устойчивое развитие рассматривалось на сессиях Генеральной Ассамблеи ООН, ей посвящены многочисленные международные симпозиумы и конференции, в том числе и организованные Московским государственным университетом им. М.В. Ломоносова. В некоторых странах принимаются государственные акты, придающие устойчивому развитию силу закона. Например, в 1996 г. подписан Указ Президента России «О концепции перехода Российской Федерации к устойчивому развитию» и принято постановление Правительства «О разработке проекта государственной стратегии устойчивого развития Российской Федерации».

В последние годы появилось сравнительно много публикаций, авторы которых трактуют понятие устойчивого развития по-своему, в рамках собственного и чаще всего ограниченного понимания глобальных биосферных процессов. При этом социологи рассматривают устойчивое развитие личности и общества, энергетики – энергоресурсов, экономисты – экономики, а политики отождествляют устойчивое развитие с сохранением принадлежащей им власти.

По-видимому, неоднозначность интерпретации словосочетания «устойчивое развитие» обусловливается противоречивым смыслом образующих его слов. Действительно, слово «устойчивый» означает постоянный, стойкий, неизменный, и с ним удачно сочетаются такие слова: «взгляд», «валюта», «равновесие» и др. Например, можно говорить об устойчивом термодинамическом равновесии, и если бы оно наступило, то согласно классической термодинамике все реальные процессы прекратились бы и наступила бы тепловая смерть Вселенной. Слово же «развитие» означает не неизменность, а процесс перехода из одного состояния в другое, более совершенное, переход от старого качественного состояния к новому качественному состоянию, от низшего к высшему.

Общепринятое сейчас определение устойчивого развития дала в 1987 г. Комиссия Брундланда: «развитие, удовлетворяющее потребности и чаяния настоящего поколения и не подвергающее опасности способность будущих поколений удовлетворять свои нужды». Однако такое определение нельзя считать удачным. Очевидно, что, удовлетворяя все потребности каждого человека, вряд ли удастся решить глобальную проблему выживания человечества, ведь потребности людей не ограничены.

«Ненасытное честолюбие, страсть увеличить свое благосостояние, не столько ввиду истинных потребностей, сколько для того, чтобы стать выше других, внушают всем людям низкую склонность вредить друг другу и тайную зависть, тем более опасную, что желая вернее нанести удар, она часто прикрывается личиной благожелательности», – сказал известный французский философ Ж. – Ж Руссо (1712–1778). С этим словами перекликается высказывание русского писателя и мыслителя Л.Н. Толстого (1829–1910): «В человеке как будто два “я”, которые не могут ужиться друг с другом, исключают один другого… Однако “я” говорит: «Я хочу удовлетворения своих потребностей и желаний, и для этого только мне нужен мир». Другое “я” говорит: «Все животные живут для удовлетворения своих желаний и потребностей. Желания и потребности одних животных удовлетворяются только в ущерб другим, и потому все животные борются друг с другом»… Жизнь наша с тех пор, как мы сознаем ее, – движение между двумя пределами. Один предел есть совершенное безучастие к жизни бесконечного мира, деятельность, направленная только к удовлетворению потребностей своей личности. Другой предел – это полное отречение от своей личности, наибольшее внимание к жизни бесконечного мира и согласие с ним, перенесение желания блага со своей личности на бесконечный мир и существа вне нас. Чем ближе к первому пределу, тем меньше жизни и блага, чем ближе ко второму пределу, тем больше жизни и блага. И поэтому всякий человек движется от одного предела к другому, т. е. живет. Это-то движение и есть сама жизнь».

Неограниченное желание человека удовлетворять свои потребности, присущие ему от природы, находится в противоречии с ограниченными возможностями биосферы, и поэтому не может быть главным ориентиром в решении глобальной проблемы сохранения жизни на Земле и обеспечения цивилизованных условий для человечества. Tаким ориентиром может быть развитие жизни в диалектическом понимании, которое впервые представил немецкий философ Г. Гегель (1770– 1831). По его мнению, развитие есть движение вперед от несовершенного к более совершенному, причем первое должно быть рассмотрено не в абстракции, как несовершенное, а как нечто такое, что в то же время содержит свою собственную противоположность, так называемое совершенное как зародыш, как стремление. Движение к совершенному не противоречит природе человека и всего живого. «Все природные задатки живого существа предназначены для совершенного и целесообразного развития», – считал немецкий философ И. Кант (1724–1804).

Однако понимание цели как эволюции жизни, поступательного развития цивилизации и гармоничного сочетания природы и человека еще не означает ее достижения. Для достижения такой цели нужны действия, при которых громадные силы человечества будут направлены на преобразование биосферы в ноосферу, – действия, основанные на разносторонних знаниях о мире, человеке и обществе. При этом нужны радикальные изменения сознания людей, их нравственности, что вместе со знаниями о природе позволит отказаться от взгляда на нее, исключительно как на объект ничем не ограниченной эксплуатации. «Человек, слуга и истолкователь природы, столько совершает и понимает, сколько постиг в ее порядке делом или размышлением, и свыше этого он не знает и не может», – сказал английский философ Б. Рассел (1872–1970).

Наблюдаемые в природе изменения, обусловленные активным вмешательством человека, свидетельствуют о неудовлетворительном состоянии индустриально-технологической практики, системы образования, о снижении нравственного и духовного уровня человека. В этой связи назрела необходимость пересмотра всей системы знаний о мире, человеке и обществе.

Другими словами, возникла объективная необходимость укрепления фундаментальной базы образования, построенной на основе органического единства его естественно-научных составляющих. Человек должен увидеть и осознать свою зависимость от природы, неотъемлемой частью которой он является. По мысли Б. Рассела, природа подчиняется только подчиняющимся ей. Только в этом случае знание и могущество человека сочетаются и превращаются в созидательную силу.

Можно назвать две группы причин, указывающих на необходимость повышения роли фундаментальной базы образования. Первая группа связана с глобальными проблемами цивилизации, нынешний этап развития которой характеризуется наличием признаков экономического, экологического, энергетического кризисов, а также резким обострением национальных и социальных конфликтов во многих странах мира. Вторая группа обусловлена тем, что мировое сообщество в последние десятилетия ставит в центр системы образования приоритет личности.

Формирование широкообразованной личности требует решения комплекса взаимосвязанных задач. Во-первых, нужно создать условия для гармоничных связей человека с природой посредством изучения фундаментальных законов, управляющих ею. При этом чрезвычайно важно не столько познать явления природы, чтобы путем раздумий овладеть ими, сколько сохранить природу в ее естественном состоянии для будущих поколений. Во-вторых, человек живет в обществе и для его гармонического существования необходимо погружение в культурную среду через освоение истории, права, философии, экономики и других наук.

Концепцию фундаментального образования впервые отчетливо сформулировал в начале XIX в. немецкий филолог и философ В. Гумбольт (1767–1835). Согласно этой концепции, предметом изучения должны быть те фундаментальные знания, которые рождаются на переднем рубеже развития науки, и фундаментальное образование должно сочетаться с научными исследованиями. Такая прогрессивная система образования внедрена в лучших университетах мира.

Проблема укрепления фундаментальной базы образования актуальна не только для России, но и для других стран. Так, в одном из докладов комиссии США отмечалось, что Америка, как и при запуске первого советского спутника, находится перед угрозой потери своего уровня образования и может оказаться среди стран, которые не способны воспринимать новейшие достижения науки, техники, технологии, гуманитарной сферы из-за очень низкого уровня математического и естественно-научного образования.

В официальном документе Национальной комиссии США по качеству образования утверждается: «Нация находится в опасности, так как образовательные основы государства подтачивает все более нарастающая волна посредственности, которая угрожает будущему нации и страны в целом, и если бы недружественная держава предприняла попытки навязать Америке такую посредственную систему образования, которая существует сегодня, мы бы расценили это как акт войны». В докладе ЮНЕСКО подчеркивается, что для развития мира «единственно значимыми ресурсами являются лишь знания, изобретательность людей, воображение и добрая воля; становится ясным, что без них невозможен какой-либо устойчивый прогресс в отношении мира, уважения прав человека и основных свобод; решающую роль в развитии этих качеств играет образование».

Важную роль в фундаментальном образовании играют естественнонаучные знания, которые не только расширяют кругозор познающего, но и представляют собой сферу активных действий, определяющих уровень развития общества.

Один из парадоксов исторического развития состоит в том, что ни сознание надвигающейся планетарной катастрофы, ни осмысление идеи устойчивого развития, ни пересмотр концептуальных основ образования пока еще почти не сказались на реальном поведении государств и человеческих обществ. Мир продолжает двигаться по опасному пути, приближающему всех нас к последней грани – к той черте, за которой уже нет выбора, нет будущего, нет человека, а возможно, и нет жизни вообще.

Спустя десять лет после утверждения концепции устойчивого развития, в 2002 г., в Рио-де-Жанейро состоялась Всемирная конференция ООН по проблемам устойчивого развития, названная «Саммит Земли». В ней приняли участие делегаты из 189 стран и главы свыше 100 государств мира. На конференции было отмечено, что за прошедшие десять лет удалось добиться гораздо меньше, чем предполагалось. Потребительский стиль жизни продолжает истощать естественные жизнеобеспечивающие источники Земли. Развитые страны не выполнили свои обещания активизировать действия по защите окружающей среды даже на своих территориях и помогать развивающимся странам. Представители многих стран заявили, что именно жители Европы и особенно США, так называемый «золотой миллиард», потребляют около 80 % мировых энергоресурсов, и поэтому они должны за это платить и помочь 2,5 млрд людей, которые не могут удовлетворить потребности даже в чистой воде и электроэнергии.

Понятно, что корень зла кроется не только в мышлении и поведении отдельных людей, но и во всеобщих политических и экономических отношениях. При этом огромную роль играет все-таки культурный фактор, предопределяющий безжалостно-потребительское отношение человека и человечества к природе. А единственной силой, способной органично, как бы изнутри трансформировать культуру, выступает опять-таки образование.

В этой связи необходимо более кардинально перестроить преподавание фундаментальных наук. Кроме того, задача состоит в том, чтобы радикально усилить их мировоззренческое значение. В понятиях и концепциях фундаментальных дисциплин необходимо видеть не только россыпь знаний, но и целостную картину мира природы, в том числе и в его планетарном изменении. А это означает, что фундаментальные знания должны приобретаться не разрозненными кластерами, а в единой системе – комплексно. И осваиваться не только в своем непосредственном значении, но и в качестве жизненных смыслов, ценностей и моральных норм. Нормативная роль фундаментальных наук пока еще не до конца постигнута самими учеными, она тем более не усвоена и далеко не понята политиками и воротилами делового мира. Ho без этого все же не обойтись. Именно во всей системе образования и духовно- нравственного воспитания могут и должны взойти ростки нового миропонимания.

Ученые, преподаватели, все представители фундаментальных наук призваны видеть кардинальный характер проблемы выживания человека и человечества и осознать свою ответственность за ее решение. Сегодня очень важно, чтобы, как в годы развертывания Пагуошского движения, выдающиеся представители научной элиты и академическое сообщество в целом заняли столь же решительную позицию в борьбе с надвигающейся катастрофой. И чтобы наши современники действовали так же настойчиво, как в свое время ученые-физики, сумевшие убедить общественность и политические круги в необходимости прекращения гонки ракетно-ядерных вооружений и добиться политического признания принципов отказа от применения ядерного оружия.

Однако усилия ученых и преподавателей будут напрасными, если каждый человек не осознает своей доли ответственности за решение глобальной проблемы сохранения жизни на нашей планете. «Будущее сообщества, как части единой системы биосферы, зависит от того, когда оно поймет свою связь с Природой (Богом, Духом, Высшим Разумом, Мировой Информацией) и примет на себя ответственность не только за развитие общества (к чему стремились все утописты), но и биосферы в целом», – сказал академик В.И. Вернадский (1863– 1945).

Чрезвычайно важно, чтобы новое миропонимание, основанное на синтезе достижений фундаментальных наук, пронизало всю систему обучения и воспитания подрастающего поколения – от школ до университетов. Первый шаг в этом направлении уже сделан – студенты высших учебных заведений изучают концепции современного естествознания. Учитывая практическую значимость естественнонаучных знаний, целесообразно сделать следующий шаг – включить в учебный процесс средней школы дисциплину, которая интегрировала бы знания в разных естественно-научных отраслях на основе целостного концептуального подхода в изучении свойств объектов природы и фундаментальных законов. Такой дисциплиной может быть, например, современное естествознание, которое по своему дидактическому наполнению соответствует концепциям современного естествознания для изучения студентами вузов. Введение современного естествознания для школьников старших классов вовсе не означает исключения из учебного процесса физики, химии и биологии. Это означает, что в рамках отведенных учебных часов возможен вариативный подход. Например, для школ с гуманитарным и социально- экономическим направлениями целесообразно предусмотреть больший объем учебных часов для изучения современного естествознания, а для физико-математических школ выбрать профилирующей физику вместе с математикой и т. д.

Вне всякого сомнения, любой человек, обладающий не только общими концептуальными естественно-научными знаниями, но и усвоивший вытекающие из них убеждения и нравственные установки, будет действовать непременно так, чтобы польза как результат его действия всегда сочеталась с бережным отношением к природе и ее сохранением и для нынешних, и для грядущих поколений. Только в этом случае созидательная деятельность каждого человека внесет ощутимый вклад в устойчивое равновесие природных процессов и динамичное поступательное развитие биосферы, которая перейдет в более упорядоченное состояние – ноосферу, сферу разума.

1.4. Роль естествознания в формировании профессиональных знаний

Естественно-научные знания – это благодатная почва, на которой произрастает ветвистое дерево познания природы. Такие знания прежде всего нужны тем специалистам, чья профессиональная деятельность непосредственно связана с изучением многообразных объектов природы. На первый взгляд может показаться, что естествознание – ненужный груз для экономистов, юристов и многих других специалистов социально-экономических и гуманитарных направлений. Однако экономист без знаний естественно-научной сущности анализируемого объекта не сможет решить даже простую задачу – профессионально оценить экономическую эффективность применения предлагаемых технологий производства высококачественного товара, ведь любая технология характеризуется своим потреблением природных ресурсов, своим энергопотреблением, своим воздействием на окружающую среду. Напротив, специалисту, владеющему естественно-научными знаниями и экономическими методами, не составит труда не только определить эффективность, но и решить сколь угодно сложную экономическую задачу.

Первую оценку того или иного предложения настоящий руководитель любого ранга обычно производит самостоятельно, прежде чем привлечь специалистов и затем принять окончательное решение. Вероятность того, что оценка будет объективной, а решение единственным и правильным, тем выше, чем шире профессиональный кругозор руководителя, что чрезвычайно важно для принятия особо ответственных решений, связанных, например, со строительством крупных объектов – мощных электростанций, протяженных магистралей и т. п., которые затрагивают интересы колоссального числа людей, часто и всего государства, а иногда и многих государств. Без владения естественно-научными основами современных технологий производства электроэнергии вряд ли будет принято решение о строительстве такой электростанции, которая наносила бы минимальный ущерб природе и производила бы дешевую энергию. Характерный пример – строительство гидроэлектростанций на равнинных реках, которые, как сейчас всем понятно, производят не самую дешевую энергию, нарушают естественный природный баланс, на восстановление которого требуется гораздо больше энергии, чем ее производят такие электростанции. Некомпетентное решение может послужить основой для строительства атомной электростанции гигантской мощности в регионе, где нет крупных потребителей энергии и где природные условия позволяют строить совершенно другой тип электростанций, например гелиоэлектростанцию, мощности которой вполне достаточно для местного потребления, но при этом не возникает проблема передачи электроэлектроэнергии на большие расстояния, которая влечет за собой неизбежные ее потери.

С проблемами энергетики и экологии вроде бы все понятно – ими должен владеть и инженер, и руководитель, и менеджер, и экономист. А зачем им нужны знания, например, о генной технологии. Оказывается, что нужны. Без таких знаний невозможно ни вывести высокопродуктивные породы животных, ни вырастить высокоурожайные сорта культурных растений, т. е. произвести современные продукты питания, которые нужны всем людям вне зависимости от сферы их деятельности.

Большинство руководителей в разных отраслях экономики и науки прямо или косвенно участвуют в распределении финансовых ресурсов. Понятно, что только при правильном, рациональном их распределении можно ожидать наибольшего экономического либо социального эффекта. Очевидно также, что оптимальное распределение финансовых ресурсов способны осуществить специалисты только высокой квалификации, профессиональный уровень которых определяют не только гуманитарные, но и естественно-научные знания.

На современном этапе развития науки и естествознания, особенно в России и странах бывшего СССР, где наука, как и вся экономика, переживает глубокий кризис, распределение финансовых ресурсов для научных исследований и образования играет важную роль. При поверхностной, неквалифицированной оценке проблем современной науки выделяемые государством крохотные средства могут пойти на исследование ради исследований, на создание многочисленных теорий ради теорий, реальная польза от которых весьма сомнительна, на преждевременное строительство крупных экспериментальных установок, требующих колоссальных материальных затрат, и т. п. При таком подходе заслуживающие внимания исследования, чаще всего экспериментальные, отличающиеся новизной и практической значимостью, т. е. приносящие реальную пользу и весомый вклад в науку, будут откладываться до лучших времен, что, естественно, тормозит развитие не только науки, но и экономики, и тем самым сдерживает рост благосостояния народа. Подобный результат следует из недостаточного финансирования всей системы образования.

Профессиональная целесообразность изучения основ естествознания касается в одинаковой мере и юристов. И в этом несложно убедиться. Предположим, что руководитель какого-то предприятия привлечен к ответственности за выброс в атмосферу оксидов серы, концентрация которых превышает предельно допустимую норму. А они, как известно, являются источником кислотных осадков, губительно влияющих на живую и неживую природу. Мера наказания будет зависеть от того, насколько объективно и квалифицированно сделана правовая оценка действий руководителя, которая определяется прежде всего профессиональным кругозором дающего оценку. Наряду с правовыми знаниями владение последними достижениями современных технологий, позволяющими существенно сократить выброс в атмосферу многих вредных газов, в том числе и оксидов серы, несомненно поможет юристу объективно оценить степень нарушения и причастность к нему тех или иных конкретных лиц. Всесторонние знания юриста приведут его к правильному решению и будут способствовать тому, чтобы правонарушения не повторялись. В этом случае можно считать, что основная цель высококвалифицированной подготовки и образования достигнута. «Великая цель образования, – как сказал известный английский философ и социолог Г. Спенсер (1820–1903), – это не знания, а действия».

Философы всех времен опирались на новейшие достижения науки и, в первую очередь, естествознания. Достижения последнего столетия в физике, химии, биологии и других отраслях науки позволили по-новому взглянуть на сложившиеся веками философские представления. «Философия отвлеченная, существующая сама по себе, из себя черпающая свою мудрость, прекращает свое существование», – утверждал известный русский философ H.A. Бердяев (1874–1948). Многие философские идеи рождались в недрах естествознания, а естествознание в начале своего развития носило натурфилософский характер. Про такую философию можно сказать словами немецкого философа А. Шопенгауэра (1788–1860): «Моя философия не дала мне совершенно никаких доходов, но она избавила меня от очень многих трат».

Знание концепций современного естествознания поможет многим, вне зависимости от их профессии, понять и представить, каких материальных и интеллектуальных затрат стоят современные исследования, позволяющие проникнуть внутрь микромира и освоить внеземное пространство, какой ценой дается высокое качество изображения современного телевизора, каковы реальные пути совершенствования персональных компьютеров и как чрезвычайно важна проблема сохранения природы, которая, как справедливо заметил римский философ и писатель Сенека (ок. 4 до н. э. – 65 н. э.), дает достаточно, чтобы удовлетворить потребности человека.

1.5. Естественно-научные знания и сфера управления

Во все времена знания были, есть и будут фундаментальной основой развития общества. Всегда они представляли и представляют собой действенную силу. Однако функции знаний с течением времени менялись: если в древности знания в основном служили для саморазвития человека, то начиная с XVIII в. знания приобретают все больше признаков производительной силы и становятся полезными не только познающему, но и всему обществу, т. е. проявляют общественный характер. Важнейшая особенность развития современных знаний заключается в том, что они теперь используются для производства самих знаний. Поиск наиболее эффективных способов систематического и целенаправленного применения знаний в виде накопленной информации для получения ожидаемых результатов – это, по сути дела, и есть управление в современном понимании. В настоящее время очень важно определить, какие новые знания нужны, насколько они целесообразны и что следует предпринять для эффективного их использования. Именно целенаправленное приложение знаний определяет радикальное преобразование структуры управления во всех сферах деятельности человека – от производства товаров широкого потребления до управления наукой, образованием и государством.

Можно привести немало примеров, когда люди благодаря талантливым учителям, наставникам и собственному прилежанию, вооружившись знаниями, достигали больших успехов в управлении. «Я чту Аристотеля наравне со своим отцом, так как, если отцу я обязан жизнью, то Аристотелю обязан всем, что дает ей цену», – сказал Александр Македонский (356–323 до н. э.). Наставником и затем советником римского императора Нерона (36–68) был выдающийся философ и писатель Сенека. Российского царя Александра II (1818–1881) воспитывал известный мыслитель и поэт В. Жуковский (1783–1852). Благородный и трудный путь управления государством Российским Петр I (1672–1725) прокладывал, опираясь на собственные знания и умения, на развитие науки российской и фундаментальное образование. Именно такое управление пробудило великую Россию от долгого средневекового сна.

Среди многочисленных отраслей науки естественно-научные знания отличает ряд важнейших особенностей: прежде всего их практическая значимость и полезность (на их основе создаются различные производственные технологии), они дают целостное представление о природе, неотъемлемой частью которой является сам человек. Такие знания расширяют кругозор и служат основной базой для изучения и усвоения всего того, что необходимо 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 получить те же знания другим людям, чего не скажешь, например, о купленной паре обуви. Знания, воплощенные в книге, стоят одинаково, независимо от того, сколько читателей ее прочтут. Конечно, один и тот же экземпляр книги не могут купить одновременно несколько покупателей, и стоимость издания зависит от тиража. Однако эти экономические факторы относятся к материальному носителю знаний – книге, а не к самим знаниям.

Вследствие своей нематериальности знания в виде информации обретают качество долговечности, и для их распространения не существует границ. Французский писатель и мыслитель В. Гюго (1802–1885) писал: «В виде печатного слова мысль стала долговечной, как никогда: она крылата, неуловима, неистребима. Она сливается с воздухом. Во время зодчества мысль превращалась в каменную громаду и властно завладевала определенным веком и определенным пространством. Ныне же она превращается в стаю птиц, разлетевшихся на все четыре стороны, и занимает все точки во времени и в пространстве. Разрушить можно любую массу, но как искоренить то, что вездесуще?»

В наше время естественно-научные знания являются определяющим фактором экономики – базовым ресурсом, имеющим такое же значение, какое в прошлом имели капитал, земля и рабочая сила. Ecтественно-научные разработки, внедренные в производство, приносят большую прибыль и, следовательно, служат орудием конкуренции. Знания материальной сущности товаров, новейших технологий, потребительского спроса обретают дополнительный потенциал, когда становятся неотъемлемой частью средств управления и деловой активности. Направленные действия на базе всесторонних знаний составляют сущность менеджмента – искусства управлять.

Для некоторых людей сегодня, как и прежде, слово «менеджмент» означает управление производственно-коммерческой деятельностью. Действительно, оно появилось сначала на крупных коммерческих предприятиях. Ho вскоре стало ясно, что умение и искусство управления необходимы на любом предприятии и в любой организации вне зависимости от их вида, структуры и функций. Выяснилось, что некоммерческие организации, как государственные, так и негосударственные, еще сильнее нуждаются в знаниях менеджмента, в эффективных способах управления, поскольку в них отсутствует фактор прибыли, дисциплинирующий любое коммерческое предприятие. Менеджер, т. е. человек, способный умело и эффективно управлять, должен обладать всесторонними фундаментальными знаниями, среди которых важнейшую роль играют естественно-научные знания. Только в этом случае он будет иметь достаточно полное представление об объекте управления, поскольку все объекты управления прямо или косвенно связаны с природой, с материальными ресурсами, сохранение которых – одна их приоритетных задач при любом виде управления. Естественнонаучные знания помогают менеджеру быстро выбрать перспективное направление предпринимательской деятельности, сориентироваться в новых наукоемких технологиях, на которых основано производство современных товаров и высокопрофессиональных услуг, оценить их качество, конкурентоспособность и т. п.

Умение эффективно управлять, хотя и в разной степени, но все же нужно каждому, независимо от вида профессиональной деятельности, которая так или иначе связана с управлением. Эффективное управление на разных уровнях – от небольшой фирмы до государства – способствует их развитию и процветанию. He случайно во многих российских вузах открыты специальности менеджеров по разным отраслевым направлениям. Знания менеджмента необходимы, как ни странно, и ученому, в том числе и естествоиспытателю, для того, чтобы его исследования проводились не ради исследований, а носили результативный характер, приносили пользу и были востребованы. Значит, истинный ученый-естествоиспытатель должен владеть менеджментом, а настоящему менеджеру не обойтись без естественно-научных знаний.

Менеджмент и естественно-научные знания особенно важны для руководителя государства: всесторонние знания – надежная гарантия принятия обдуманных, взвешенных, всесторонне проанализированных решений, в которых не будет места строительству крупномасштабных объектов, нарушающих природный баланс, например гидроэлектростанций на равнинных реках. Благодаря таким решениям станут невозможными любые испытания ядерного оружия, даже подземные, нарушающие естественную динамику тектонической активности земной коры, а будут производиться перспективные источники энергии с высоким КПД, автомобили и самолеты с высокоэффективными двигателями, потребляющими сравнительно мало топлива, строиться дома с надежной теплозащитой и т. п. Очевидно, что подобные знания нужны не только руководителю государства, но и всем гражданам, так как они формируют общественное мнение, влияющее на принятие тех или иных решений на уровне государства.

Все большее распространение эффективного управления и его результативность способствовали пониманию его сущности. В первой половине прошлого столетия понятия «руководитель», «начальник», «менеджер» сводились к одним и тем же словам: «человек, отвечающий за работу своих подчиненных», а само управление ассоциировалось с высокими должностями и властью. Только к началу 50-х годов прошлого века содержание и смысл названных понятий принципиально изменились. Они стали означать: «человек, отвечающий за эффективность и результаты работы коллектива». Сегодня и это определение стало слишком узким и не отражает перспективу развития самой сферы управления, которой в большей степени соответствует современное определение: «человек, отвечающий за применение знаний и его эффективность».

Принципиальное изменение целей, функций и задач управления отражает новый подход к знаниям как к важнейшему из всех ресурсов. Земля, рабочая сила, капитал сегодня становятся ограничивающими факторами, хотя без них даже самые современные знания не могут принести плодов и сделать управление эффективным. Всесторонние знания, и прежде всего естественно-научные знания, изменяют коренным образом структуру управления современным обществом и создают новые движущие силы его социального и экономического развития.

1.6. Фундаментальные и прикладные проблемы естествознания

Практическая значимость науки. «Наука – самое важное, самое прекрасное и нужное в жизни человека», – так выразительно и кратко оценил практическую значимость науки известный русский писатель А.П. Чехов (1860–1904). Однако такое однозначное представление о науке не всегда находило и находит понимание в повседневной жизни.

Отношение общества к науке определялось и определяется, в основном, пониманием ценности науки в данный момент времени. Речь идет о естественно-научных отраслях, в недрах которых рождаются наукоемкие технологии. В гуманитарных же отраслях под громких названием пышным цветом расцветают множество наукообразных толкований, которые не имеют никакого отношения к истинной науке. И обществу, и даже непросвещенной его части, понятна практическая значимость подобных «научных» изысканий. Ценность же подлинной науки часто рассматривается с двух точек зрения: что она дает людям для улучшения их жизни и что она дает небольшой группе людей, изучающих природу и желающих знать, как устроен окружающий нас мир. Ценной с первой точки зрения считается прикладная наука, а со второй – фундаментальная.

Приведем мнение о пользе науки крупнейшего французского математика, физика и философа Анри Пуанкаре (1854–1912): «Я не говорю: наука полезна потому, что она научает нас создавать машины; я говорю: машины полезны потому, что, работая на нас, они некогда оставят нам больше времени для занятия наукой». Разумеется, те, кто финансирует науку, имеют несколько иную точку зрения. Для них главное – все- таки машины. В их понимании основная функция ученых должна состоять не в том, чтобы искать естественно-научную истину, а в том, чтобы находить вполне определенные, конкретные решения тех или иных практических задач.

Некоторые просвещенные представители власти понимают, что в ряде случаев фундаментальные исследования – это работа на будущее. Нежелание остаться без будущего в науке и приводит к необходимости финансировать фундаментальные исследования. При решении вопроса о финансировании как раз и возникает серьезная проблема отделения исследований, которые не требуют финансирования и могут обходиться немедленной реализацией собственных результатов, от тех, которые все-таки нуждаются в финансировании. Как же в реальной жизни отличить прикладные исследования от фундаментальных? Ведь нередко некоторые исследования, никуда «не прикладываемые», могут рядиться в «одежды фундаментальные», и исследователи при этом могут требовать ничем не оправданных финансовых вложений.

Приведенный выше признак разделения проблем естествознания на прикладные и фундаментальные нельзя считать критерием для финансирования научно-исследовательских работ. Недостаток его – расплывчатость и неконкретность. Задача разделения усложняется еще и тем, что многие прикладные и фундаментальные исследования переплетаются между собой. Поэтому разделение естественно-научных проблем на прикладные и фундаментальные часто производят по чисто формальному признаку: проблемы, которые ставятся перед учеными извне, или заказчиком, относят к прикладным, а проблемы, возникшие внутри самой науки, – к фундаментальным.

Результаты некоторых фундаментальных исследований никогда не находят применения, что обусловливается тремя причинами. Первую из них можно пояснить на примере теорем о конических сечений: в течение примерно двадцати веков было использовано всего лишь несколько таких теорем, хотя в древности их было доказано свыше ста. Если в ближайшее время или через несколько веков понадобятся подобные теоремы, то их быстро, без особых усилий докажут заново, не тратя времени на поиски исторических реликвий.

Вторая причина – фундаментальные исследования проводятся с большим превышением потребностей общества и науки. Рождаются гипотезы, которые переводятся в разряд научной теории. Так, гипотетический флогистон был принят за материальный объект, и «теория» флогистона признавалась многими известными учеными до тех пор, пока экспериментальные работы, в том числе и труды нашего соотечественника, великого российского ученого М.В. Ломоносова, доказали ее ошибочность. В отечественной науке особенно последнее время стали преобладать не экспериментальные, а теоретические работы, хотя всем всем просвещенным людям понятно, что не теоретическое описание, каким бы красивым оно не было, а эксперимент и опыт, являясь критерием естественно-научной истины, составляет основу естествознания. Такого четкого критерия нет в гуманитарных науках – в общественной жизни трудно поставить эксперименты и опыты, которыми можно было бы проверить научные гипотезы, если даже они на государственном уровне признаются единственно правильными, как это было в нашей стране в недалеком прошлом. Последствия подобных заблуждений всем известны – трагедия всего российского народа.

Преобладание теоретических исследований в естественно-научных отраслях обусловливается объективным и субъективным факторами. Объективный фактор – современный эксперимент сопряжен со сложным дорогостоящим оборудованием. Субъективный – стремление исследователей любой ценой получить новые результаты, и, как следствие, рождаются многочисленные теоретические описания гипотез, претендующие на научные теории без подтверждения экспериментом или опытом. Как бы они не назывались и в какой бы ранг они не возводились, подобные работы останутся на уровне гипотез, теорий ради теорий, которыми переполнены научно-технические журналы, особенно отечественные. Несмотря на это, в нашей стране открывались не только лаборатории, но и институты теоретических исследований, претендующие на финансирование своих «фундаментальных» исследований.

И наконец, третья причина, по которой результаты исследований не находят применения, заключается в том, что они представляют собой никак не оправданное и ничем не обоснованное «обобщение». Здесь имеется в виду не мысленный переход от единичного к общему – обобщение как один из важнейших принципов научного познания, а изложение на более общем, абстрактном и непонятном языке с применением придуманной якобы новой терминологии всего того, что было известно и раньше, но излагалось более просто, наглядно и доступно. Таким недугом страдают в большей степени гуманитарные работы. Не составляют исключения математические и естественно-научные статьи, которые обычно не связаны с новыми идеями, хотя и преподносятся под видом оригинальных научных результатов. Конечно же, подобные публикации не способствуют развитию ни фундаментальной, ни прикладной науки, а наоборот, сдерживают его.

Государство и наука. Успехи в науке во многом зависят от государственной политики. Если истинная наука не получает достаточного финансирования, то она обречена на деградацию. Каких научных результатов можно ожидать от исследований, если наше государство не выделяет, например, по 100 000 долларов в год на одного ученого (это то, что на Западе тратит, скажем, биолог на исследования, на реактивы, приборы, на инфраструктуру, – зарплата в эту сумму не входит)? Сколь высоко бы ни ценили себя российские ученые, наивно считать, что, получая для тех же исследования в десять, а то и в сто раз меньше, можно конкурировать в науке с другими странами. Талант, конечно, компенсирует отсутствие материальных средств, но не всегда и не настолько. Талантливый ученый на сегодняшний день должен быть и хорошим менеджером. Его интерес к дальнейшему познанию окружающего мира сегодня может реализоваться только лишь как у продюсера и режиссера кино, которому нужны деньги, нужен коллектив и нужно знать, будут ли покупать его продукцию.

Взаимоотношения науки и государства не ограничиваются только товарно-денежными. Известны случаи, когда государство вмешивалось во внутренние дела науки, что приводило к печальным последствиям для ученых и науки. Пример тому – объявление кибернетики и генетики лженауками, которое сопровождалось преследованием и репрессией выдающихся российских ученых. Грубое вмешательство невежественных представителей блюстителей власти нарушает нормальный ритм работы огромного сложнейшего организма науки.

Воздействие науки на государство и общество гораздо сложнее и запутаннее. Чтобы снять с себя ответственность, государственные власти стремятся ни одно важнейшее решение не принимать без участия ученых. Поэтому правительства обрастают всякого рода научными комитетами, комиссиями, советниками, консультантами и т. п. И таким положением вряд ли можно восхищаться: демократия становится своеобразной ширмой, ведь советниками, особенно, в государстве Российском становятся люди, о научных достижения которых знают лишь весьма ограниченный круг приближенных товарищей, «полезные» советы которых выводит их на чистую воду сама человеческая природа, о чем свидетельствует их лукавые выражения лиц. Многим достойным ученым, своими трудами внесшим весомый вклад в отечественную и мировую науку и ставшими лауреатами государственных премий, не находится места в тесно сплоченных рядах власть придержащих. А результат многих якобы научно обоснованных государственных решений всем известен – кризис в науке, образовании и промышленности, участившиеся техногенные катастрофы, включая падение самолетов и вертолетов с многочисленными человеческими жертвами.

Новая миссия науки. Успехи естественно-научных отраслей во многом определяют развитие современного общества. Значительный прирост ВВП в развитых странах обеспечивают наукоемкие технологии, основанные на естественно-научных достижениях. Например, за последние десятилетия в миллиарды раз возросло быстродействие компьютеров. Объем научной информации стремительно растет.

Казалось бы, наука продолжает успешно развиваться. Почему же в наше время растет скептицизм по отношению к науке, особенно в нашей стране. Научная работа все меньше привлекает молодежь. Во многом это – прямое следствие тех решений, которые принимаются без серьезного научного обоснования и анализа. Другая причина кроется в самой науке, хотя и вытекает из государственной политики, – в последние десятилетия изменилась мотивация к научному труду: получение грантов, высоких званий и степеней стало более значимой целью, чем поиск естественно-научной истины и получение новых научных результатов.

Если мысленно вернуться в 1960-е годы, когда наука во всем мире была на подъеме и в почете, то станет ясно, что она во многом не смогла оправдать возлагаемых на нее больших надежд. В то время общество ожидало, что в ближайшие десятилетия основные проблемы человечества будут решены. Такие ожидания формировались как в недрах самой науки, так и в значительной степени в околонаучной среде, включающей фантастику. Что же мы имеем в итоге? Во-первых, многие научные идеи, осуществление которых казалось тогда не за горами, так и остались в области гипотез и фантастики. К ним относятся гравитационные волны и антигравитация, погружение человека в анабиоз, возможность использования антивещества для производства энергии, искусственный интеллект и др. Во-вторых, разрабатываемые технологии, вполне доступные с позиций фундаментальной науки второй половины прошлого века, до сих пор не позволили создать пилотируемый планетолет с ядерным двигателем, термоядерные электростанции, гиперзвуковой пассажирский самолет и т. д. Уже в течение более полувека некоторые исследователи осмеливаются прогнозировать одно и то же: до их создания остается «несколько десятилетий». В-третьих, оказались «замороженными» проекты, основанные на хорошо освоенных технологиях: полеты человека на Луну и Марс, массовое производство поездов на магнитной подушке и др.

Не следует забывать, что осуществление многих фантастических идей требует чрезвычайно больших затрат материальных, финансовых и интеллектуальных ресурсов. Кроме того, некоторые гипотезы, наряжаясь в математические одежды, претендуют на роль фундаментальной научной теории и финансируются за счет обретенных чудесным образом грантов.

Несмотря на многие изъяны в организации науки во всем мире и особенно в нашей стране, она продолжает развиваться, хотя и темпы роста научного знания явно замедлились, особенно, в последние годы, и одна из главных причин такого замедления – сокращение государственного финансирования. Так, доля расходов НАСА в бюджете США теперь в 10 раз меньше, чем в 60-е годы прошлого века. В итоге освоение Луны отложено почти на полвека; полет человека на Марс, который планировался сначала в 1969 г., а потом в 1982 г., как предполагается сегодня, станет возможным не ранее 2025 г. Некоторые известные ученые в области космонавтики и в других естественно-научных отраслей считают, что проведение таких работ не отвечает запросам общества и, следовательно, нецелесообразно.

Многие просвещенные люди начинают постепенно осознавать, что прежние цели, связанные с полетом человека на Марс, созданием термоядерной электростанции и др., не оправдывают вложенных на их достижения огромных материальных и финансовых средств и что подобные цели не отвечают насущным потребностям человечества.

Какие же цели могла бы оправдать новая миссия науки? Очевидно, вновь поставленные цели должны быть мобилизующими и отвечать жизненным интересам каждого человека и общества в целом. Одна из таких важнейших целей связана с сохранением биосферы ради спасением жизни на Земле. Для достижения такой благородной цели необходимо на научной основе решить непростые проблемы: создать экологически чистые источники дешевой энергии, организовать сбалансированное сельское хозяйство, наладить безотходное промышленное производство и сделать многое другое. Без решения этих глобальных проблем биосфера будет по-прежнему деградировать, а вместе с ней и вымирать человечество. Не только ученые, но и государства, должны осознать такую важную миссию науки. И тогда станет возможен новый триумф мировой науки.

1.7. Проблемы отечественной науки и образования

Кризис науки и образования. Наболевшие проблемы отечественной науки и образования, порожденные необдуманными, научно не обоснованными и, следовательно, провальными реформами и инновациями, сдерживают цивилизованное развитие не только науки и образования, но и российской экономики.

В результате «инновационной» политики, ориентированной на Запад, лучшие научные кадры в нашей стране вынуждены были покинуть академические институты: кто-то нашел достойную работу за рубежом, а кто-то подался в «бизнес» – торговать сникерсами. А ведь во многих институтах велись серьезные научные исследования на мировом уровне. Не лучше ситуация сложилась и в отраслевых институтах, и во всех институтах оборонной промышленности. Многие из них по разным причинам закрыты. А в научно-исследовательских институтах, уцелевших в инновационных вихрях враждебных, остались энтузиасты преклонного возраста. И дело дошло до того, что выполнить государственные заказы обескровленные оборонные отрасли уже не в силах, и об этом заявляется с высокой трибуны. Потребовались годы и даже десятилетия, чтобы «просвещенные» правители осознали, что надежное средство защиты нашей страны – не только миролюбивая политика и тонкая дипломатия, но и современная военная техника, а для ее разработки и производства нужны инженеры-профессионалы и немалые финансовые и материальные ресурсы. И здесь, как не крути, все равно на первое место выходят наука и образование.

Совсем катастрофическая ситуация сложилась во всех технических вузах и вузах естественно-научного профиля. Устаревшая научно-техническая база, ветхие учебные корпуса, аварийное состояние аудиторий и лабораторий вузов, низкий уровень оплаты труда преподавателей и сотрудников, падение их квалификации – вот это краткие штрихи отечественного профессионального образования. Можно привести и конкретные характеристики плачевного состояния вузов. Например, на физическом факультете МГУ в последнее время из-за нехватки финансовых средств не организовываются научные экспедиции, и ученые вынуждены использовать результаты наблюдений тридцати- и даже сорокалетней давности. Экспериментальное оборудование – основа научных исследований – физически и морально устарело. Многие учебные корпуса не ремонтировались капитально более полувека. А зарплата профессора этого ведущего вуза страны не превышает зарплаты полицейского самого низкого звания и водителя троллейбуса, приехавшего в Москву из других российских городов, чтобы заработать деньги для содержания своей семьи (заработать в родном городе он не может, так как не по его воле закрыто то или иное промышленное производство). В таком нищенском состоянии оказалось большинство ученых нашей многострадальной страны. Хотя научные достижения некоторых из них известны всему миру, но они не ведомы многоликой и лицемерной камарилье, которая, раздвигая локтями тесно сплоченные ряды придворной знати, не имеет времени и желания, чтобы изучить проблемы отечественной науки и образования и попытаться их решить. Пенсии ученых едва хватает на пропитание, лекарства и оплату коммунальных услуг. При таком отношении государства к науке разве можно ожидать каких-либо практических результатов от науки и говорить об ее эффективности?

Еще в недалеком прошлом отечественные университеты и технические вузы готовили высококвалифицированных специалистов, которые пополняли многочисленные отечественные институты и различные отрасли промышленности и сельского хозяйства. В этих вузах учились студенты многих стран, в том числе и развитых. А сейчас выпускники этих вузов не могут трудоустроится. Основная причина – многие отраслевые институты и промышленные предприятия в результате варварских инноваций сознательно под разными предлогами разрушены. Ведь многие предприятия производили высококачественную продукцию, превосходящую зарубежные аналоги. Например, отечественные инструменты, приборы, самолеты и многое другое считались и признавались лучшими в мире. Другая не менее важная причина невостребованности специалистов с высшим техническим и естественно-научным образованием – сама научно-техническая база вузов и уровень подготовки не позволяют дать те фундаментальные и профессиональные знания, которые нужны специалисту той или иной отрасли промышленности. Поэтому ставшие на ноги немногочисленные предприятия либо фирмы не считают целесообразным брать на работу дипломированных инженеров, не владеющих базовыми и современными профессиональными знаниями, необходимыми для продуктивной работы.

С большим трудом удалось уберечься МГУ от нахлынувшей волны «инноваций». Этот университет, получивший автономию, разрабатывает сам образовательные стандарты. В нем сохранилось в основном шестилетние обучение. Сохранился и высококвалифицированный кадровый потенциал. Поэтому неслучайно многие школьники мечтают покорить Воробьевы горы – поступить в МГУ. Здесь налажена целая система, чтобы отобрать наиболее способных абитуриентов, а потом и студентов. Однако далеко не все выпускники МГУ могут найти работу по специальности. Исключения не составляют даже математики, закончившие механико-математический факультет, который славился и славится во всем мире высоким уровнем профессиональной подготовки. Более половины таких высококлассных специалистов вынуждены уезжать на работу за рубеж, где они получают достойную зарплату. Эти люди, способные решать сложные логические задачи, смогли бы принести большую пользу в различных российских министерствах и ведомствах, в аналитических центрах, во всех властных структурах при решении многих задач оптимизации и повышении эффективности управления. Именно такие специалисты-математики, а не искусственно внедряемые чиновники управления персоналом или связи с общественностью и с прессой, которые только раздувают бюрократический аппарат и нарушают естественную вертикаль власти. Чтобы решить проблему трудоустройства не только математиков, но и других высококвалифицированных специалистов много не нужно – нужна всего лишь государственная воля.

Многие смелые и решительные, но не обдуманные и научно не обоснованные инновации захлестнули всю систему отечественного образования. Например, под «мудрым» руководством министерства многие вузы получили статус университета. Но жизнь показала, что, сменив вывеску, нельзя поднять образование на новую ступень развития. Совсем недавно с ведома министерских чиновников на каждом перекрестке открывались многочисленные и многоликие вузы с университетской вывеской, готовые за плату «образовательных» услуг выдать диплом государственного образца, но не способные дать даже самые элементарные знания, необходимые специалисту. Результат всем известен: множество «экономистов», «юристов», «психологов», «менеджеров» и других псевдоспециалистов с дипломом или даже с двумя дипломами в кармане не может найти себе работу. Исключение составляют вовсе не те, которые хорошо и прилежно учились, а те, которые за деньги или каким-либо другим чудесным способом смогли протиснутся во властные структуры, в банки и прочие доходные места. Основная же масса «дипломированных» специалистов пополняют многочисленные ряды безработных. Они погружаются в интернет, выходят на улицу и в другие публичные места, за исключением разве что мест, куда царь ходил пешком, чтобы предложить свои якобы бесплатные услуги по оказанию психологической помощи либо посоветовать, как «выиграть» дело в суде, либо поставить мнимый диагноз, чтобы сделать платную операцию здоровому человеку. С каждым днем поток «образованных» безработных стремительно пополняется. И нельзя исключить того, что такой многолюдный поток скоро выплеснется на улицы, но не с предложением своих «профессиональных» услуг и не со знаменами «Единой России» либо каких-либо новоявленных партий с другими флагами, а с совершенно другой целью – законным требованием обеспечить право на труд. Такой неуправляемый стихийный поток вряд ли сможет остановить призывы сверху разойтись по домам и под напором хорошо проплаченных полицейских и других «хранителей» правопорядка.

Стремление молодежи обрести модные профессии юриста, экономиста, менеджера, психолога не могут победить ни рекомендации сверху поступать в технические вузы, ни откровенное высказывание с высокой трибуны: «звание инженера – это круто!», ни присвоение некоторым техническим вузам статуса Национального исследовательского университета, ни опасение за то, что можно пополнить огромную армию дипломированных безработных. Об этом свидетельствуют результаты социологического опроса: больше половины опрошенных родителей хотят, чтобы их дети стали юристами, экономистами, менеджерами, но никак не инженерами. Одна из причин вполне очевидна: многие просвещенные родители и их любознательные дети наблюдают невооруженным глазом, что во властные структуры, включая многие промышленные отрасли, чудесным образом проникают «специалисты» вовсе не технического профиля. А сохранившийся пока научно- технический потенциал высококвалифицированных специалистов, доказавших свою высокую профессиональность делами, а не красивыми словами, оказался на обочине затеянных сверху мыслимых и немыслимых «инноваций». Не поэтому ли проваливается заявленная модернизация промышленности и экономики?

Результат непродуманных инноваций всем известен: падение самолетов и вертолетов, тонущие теплоходы и подводные лодки, участившиеся техногенные аварии и другие антропогенные катастрофы, сопровождающиеся многочисленными жертвами человеческих жизней. Допускаются и стратегические ошибки на государственном уровне: например, предпочтение отдается развитию атомной энергетике, которая во многих цивилизованных странах свертывается, дабы не оставлять своим потомкам очень опасного радиоактивного наследства; беспощадно выкачиваются ценнейшие природные ресурсы, стоимость которых с каждым годом неуклонно растет (дорожает не доллар и не евро, а природные ресурсы, многие из которых формировались миллионы лет, а будут исчерпаны в течение ближайших десятилетий), и направляются мощным потоком за рубеж; с привлечением зарубежных партнеров строятся гигантские заводы по производству автомобилей, которыми переполнены отечественные и зарубежные рынки, и это видит каждая домохозяйка, попав в плен дорожных заторов, поразивших всю Москву и другие крупные города.

Многие ученые и педагоги осознали современную миссию науки и образования и готовы внести свой посильный вклад в развитие нашего общества, если государство, желая укрепить свою силу и могущество, повернется лицом не на Запад, а к отечественной науке и образованию.

Вертикаль развития. Драматические последствия провальных реформ отечественной науки и образования пока еще возможно преодолеть, если восстановить вертикаль развития, основанную на причинно-следственной связи, и тем самым укрепить силу и могущество нашего государства.

Многие провальные образовательные инновации затрагивают прямо или косвенно все население – от детей до взрослых. Так, одна из них сильно беспокоит заботливых родителей: их дети чрезмерно перегружены – в некоторых школах до 5 уроков в начальных классах и до 8 – в седьмом; с шестилетнего возраста детей в обязательном порядке привязывают к компьютеру и заставляют выкладывать свои работы в интернет. Вследствие перегрузки может случится непоправимая беда – отвращение школьника от познания и учебы. В учебных программах все меньше времени отводится на изучение математики, физики, русского языка, истории и других классических предметов. Именно эти предметы, а не нажатие кнопок компьютера, учат думать и логически рассуждать. Именно на их фундаментальной основе взращивается и воспитывается высокообразованная личность.

Масла в огонь подливает Федеральный институт развития образования: это новоявленное заведение, обслуживающее интересы министерских чиновников, прославилось своим «инновационным» предложением провести эксперимент на незащищенных детях – заменить в младших классах традиционные учебники электронными ридерами. Почему же «инноваторы» от образования и их «научные» руководители не провели предлагаемый эксперимент сначала на себе? Подобная инновация распространяется и на вузы: предписывается министерскими чиновниками комплектация библиотек электронными учебниками в ущерб традиционных.

Многие просвещенные родители и их воспитанные дети начинают понимать, что компьютер вместе с интернетом содержит не только полезную, но и вредоносную информацию, направленную на деградацию человека и общества. Если молодой человек вольно и невольно попадает в соблазнительную, развращающую компьютерную паутину, то помочь выпутаться из нее и освободиться от нее уже не смогут ни сердобольные родители, ни любящие своих учеников учителя, ни даже высокие правители, ведущие видеоблог и имеющие аккаунт в системе твиттер.

Сфера многострадального отечественного образования превратилась в народное поле борьбы воспитанных и просвещенных людей (известных ученых, педагогов, родителей и их детей, прогрессивной общественности) с многочисленной армией чиновников и обслуживающих их интересы «исследователями» от образования. Эта борьба приобретает всеобъемлющий и всенародный характер, когда политическая дестабилизация достигается за счет информационного воздействия на сознание и подсознание людей любыми средствами, вплоть до твиттерных революций.

Не может не вызвать искреннего возмущения всех здравомыслящих людей откровенное высказывание бывшего генерального министерского чиновника Фурсенко А.А., заявившего: «Главный порок советской школы заключается в том, что она стремилась воспитывать человека-творца, задачей же школ Российской Федерации заключается в подготовке высококвалифицированного потребителя, способного пользоваться тем, что создано другими». Комментарии здесь излишни.

Развернулась поистине народная борьба и при обсуждении проекта закона об образовании. И дело здесь не столько в законе об образовании. Беда в том, что многие законы в нашем обществе не исполняются. Одна из причин – они написаны так, что с их помощью трудно российскому гражданину защитить свои права. Возьмем, например, уже принятый закон защиты авторских прав. При внимательной его прочтении любой логически и здравомыслящий человек сделает правильный вывод: этот закон вовсе не защищает авторских прав гражданина, а его словоблудие представляет собой мутную среду, в которой вылавливают золотую рыбку «адвокаты», «судьи» и иже с ними хранители «правопорядка». Подобным образом можно охарактеризовать и другие законы. Разве действующие законы защиты окружающей среды способствуют сохранению живой природы и ее богатейших ресурсов, если беспощадно вырубаются леса и повсеместно загрязняются почва, водные источники и воздушная среда; если гигантскими темпами извлекаются и разбазариваются ценнейшее сырье. В качестве другого примера можно привести поспешное принятие ошибочного решения о расширении площади города Москвы в юго-западном направлении, которая ранее не застраивалась и не случайно. Это решение нельзя считать продуманным и научно обоснованным с позиций защиты окружающей среды. В пояснение такого утверждения можно указать две причины. Первая – многолетние метеорологические наблюдения показывают: роза ветров в московском регионе такова, что преобладают юго-западные ветры. А это означает, что при застройке юго-западной части ее загрязненный воздух ветром будет уносится не от Москвы, как прежде, а в Москву, не исключая и Кремль. Другая причина – в юго-западном секторе Подмосковья худо-бедно сохранились леса и другая растительность, поставляющие Москве свежий воздух, обогащенный живительным кислородом. При застройке же эти естественные легкие будут уничтожены, как бы бережно к ним не относились. А планируемое возведение здесь комплекса зданий для высоких правителей не приведет ни к решению экологических проблем в Москве, ни к улучшению жизни российского народа, значительная часть которого находится за чертой нищеты и бедности.

Многие беды и в организации науки, и в образовании, и в управлении на разных уровнях, включая государственный, можно было бы избежать, если бы сознательно, иногда и бессознательно не нарушалась причинно-следственная связь, которая лежит в основе любой созидательной деятельности. Падающие самолеты, тонущие теплоходы и гибнущие вместе с ними люди, отвращение от науки, провальные эксперименты в образовании, принятие законов, которые не могут защитить права граждан, рост числа отказных детей и множество других несчастий, свалившихся на нашу страну – это прямые следствия того единственно «верного» государственного курса, взятого на возрождение нашей страны, которое продолжается уже не одно десятилетие. Можно ликвидировать, например, последствия техногенной аварии, случившейся на Саяно-Шушенской ГЭС, затратив при этом огромные финансовые и материальные ресурсы. Можно найти при этом «виновного» и наказать его. Приведенный характерный пример – это всего лишь ликвидация последствий, но никак не устранение причин, приводящих к ним. Хороший опытный врач старается определить причину болезни, чтобы рекомендовать пациенту, как избавится от нее.

Несмотря на заявленный экономический рост в нашей стране (в его вклад дает не только производимая доброкачественная продукция и собранный богатый урожай, но и производство алкогольных напитков, добыча и продажа природного сырья, продажа и потребление наркотиков и т. п.), многие беды будут снежным комом сваливаться на головы наших граждан до тех пор, пока не будет выстроена четкая государственная вертикаль: воспитание – образование – наука – технологии – деятельность человека. В процессе воспитания, которое начинается в самом раннем детстве и продолжается в школьном возрасте, формируются духовно-нравственные ценности – прочный незыблемый фундамент, на котором строятся и образование, и наука, и технологии, и любая другая созидательная деятельность человека. Без духовно-нравственного воспитания душа человека остается во власти пороков: властолюбия, наживы, тщеславия, зависти, гордыни и др. Если же эти и другие пороки овладевают человеком, пробившемся ко власти, то от его распоряжений, лишенных духовно-нравственных ориентиров, неизбежны печальные, драматические и даже катастрофические последствия не только для отдельных социальных групп людей, но и для целых городов, даже крупных, например, таких как Москва, где в результате хаотической, поспешной застройки ради наживы бывшего градоначальника и его окружения весь город застроен многоэтажными домами (без традиционных дворов, скверов и проездов) и небоскребами с астрономической стоимостью жилья, и, как следствие, движение городского транспорта парализовано многокилометровыми заторами, получившими популярное название «пробки», а проезды и проходы между домами настолько заставлены машинами, что нельзя ни проехать, ни пройти. Разве эта большая беда случилась бы, если бы человек ориентировался на совесть и не поддавался власти пороков и руководствовался практикой и наукой градостроения, а не стремлением властвовать и наживаться?

На духовно-нравственной почве хорошо прививается стройная система образования, нацеленная на изучение богатейшего опыта предыдущих поколений и на освоение ценнейших знаний о природе и человеке, на развитие в человеке творческих способностей и на умение решать простые и логически сложные повседневные задачи не ради славы, не ради наживы и обретения, как можно, больших материальных ценностей, а ради спасения жизни на нашей планете. В недрах налаженной, стройной системы образования пробиваются нежные ростки разных отраслей науки.

В цивилизованном развитии государства, общества и человека велика роль истинной науки: научный системный подход, основанный на выявлении причинно-следственной связи, позволяет принять правильные, логически обоснованные решения во всех сферах деятельности человека, и это особенно важно на всех уровнях управления, включая государственный. Часто же решения принимаются с учетом мнений приближенных ко двору псевдоученых, не имеющих никакого отношения к подлинной науке, в которой четко определен критерий истины.

«Наука есть ясное познание истины, просвещение разума, непорочное увеселение жизни, похвала юности, старости подпора, строительница градов, полков, крепость успеха в несчастии, в счастии – украшение, везде верный и безотлучный спутник», – так определил науку великий российский ученый-энциклопедист Михаил Васильевич Ломоносов (1711–1765), 300-летний юбилей которого отмечало в 2011 г. все прогрессивное человечество. Он сказал и своими научными трудами подтвердил, что может собственных Платонов и быстрых разумом Невтонов российская земля рождать. Это определение науки актуально и по сей день. Оно не подвластно времени, как и многие вечные мысли, пришедшие к нам из глубокой древности.

М.В. Ломоносов, первый российский ученый-естествоиспытатель, не только сделал множество открытий в разных областях науки и основал Московский университет, но и повернул лицом Россию к науке и образованию и тем самым продолжил благородное начинание Петра Первого. Петр Великий прорубал окно в Европу, чтобы через науку и образование просветить и укрепить Россию. Он знал истинную цену науке и образованию: по его инициативе были открыты Академия наук, многие учебные заведения, принята гражданская азбука. Его продуманные реформы государственного управления и многие другие преобразования направили крестьянскую Россию на цивилизованный путь развития, укрепляя тем самым Российскую империю.

Мог ли Петр Великий подумать о том, что его потомки в последние десятилетия откроют не только окно, а распахнут настежь широкие врата, но не для приглашения известных западных ученых в Россию, а, наоборот, для оттока лучших ученых и высококвалифицированных специалистов в поисках средств существования. Через эти широко распахнутые врата безвозвратно прокачивается на запад и в других направлениях нефть и природный газ, которые формировались в естественных условиях миллионы лет. При таких гигантских темпах их добычи и потребления они будут исчерпаны уже в ближайшие десятилетия, и об этом заявляют ученые и независимые эксперты разных стран. Вырученные финансовые средства тратятся прямо или косвенно на закупку зарубежных товаров сомнительного качества, которые залеживаются на прилавках; на устройство пышных праздников в Москве, на содержание огромной армии различных средств массовой информации, включая многоканальное телевидение (например, в одной ведущей телекомпании работает около 20 тыс. человек). Российское вездесущее телевидение вещает по разным каналам об одном и том же по несколько раз в день до и после полуночи о якобы выдающихся достижениях в нашей стране. Оно переполнено развлекательными шоу и низкопробными фильмами, в которых отторгаются и извращаются духовно-нравственные ценности, а показать и рассказать про то, в каком плачевном состоянии оказались многие промышленные предприятия, наука и образование, не хватает эфирного времени. Для освещения подобных проблем не хватает места для публикации в прикупленных центральных газетах. Кроме того, денег хватает и на строительство небоскребов в Москве, чтобы продать жилье подороже, и на строительство спортивных объектов почти в каждом дворе, хотя всем понятно, что спортом полезнее заниматься на открытом, свежем воздухе, а не в спортивных залах. А на развитие науки и образования, которое под разными видами и предлогами превратилось в платное, денег почти не остается.

Многие правители разных государств, вне зависимости от их политических устройств, понимали и понимают, что наука и образование – это два мощных локомотива, способные вывести любое государство на цивилизованный путь развития. Например, в середине прошлого столетия в нашей стране был взят курс на приоритетное развитие науки и образования. В послевоенные годы построен уникальный комплекс зданий МГУ на Воробьевых горах, открывались многие отраслевые институты, создавались научно-производственные комплексы, где результаты научных исследований составляли основу опытно-конструкторских разработок, на базе которых налаживалось промышленное производство той или иной продукции. Конечно, в организации науки, технологий и производства в то время были свои недостатки, но любое дело ценят по конечным результатам. А результаты всем известны: лучшие в мире самолеты и вертолеты, первый в мире искусственный спутник Земли, первый в мире космонавт Ю.А. Гагарин, приборы, превосходящие зарубежные аналоги, и многое другое, что вывело нашу страну на высочайший уровень развития техники и наукоемких технологий.

В последние годы приоритет отдается не науке и образованию, а сырьевой экономике, где действует простая формула: сырье – деньги – товар. В этой формуле преобладает товар зарубежного производства. Очевидно, что такая экономика выгодна для зарубежного, а не для отечественного производителя. Ее целесообразность и практическую значимость пытаются обосновать «экономисты» придворных университетов и многоликая, тщеславная камарилья. Хотя любой домохозяйке, которой была предсказана возможность управлять государством, понятна, что эта формула ведет к разбазариванию богатейших природных ресурсов, а не к развитию собственного производства. В отечественной экономике набрала силу и главенствует другая формула: ее условно и с иронией можно назвать так: деньги – воздух – деньги. И в такую воздушную экономику вовлечено множество финансовых игроков-бездельников. Обе названные формулы, принятые в нашем государстве на вооружение, не имеет прямого отношения к экономике как науке, направленной на созидательную производительную деятельность, на производство высококачественных товаров и на повышение производительности труда при бережном отношении к природным ресурсам и сохранении естественного состояния окружающей среды.

Если восстановить под началом государства научно обоснованную вертикаль: воспитание – образование – наука – технологии – деятельность человека, – то многие проблемы будут решаться сами собой. Воспитанные дети, не перегруженные в школе непонятными и бесполезными предметами, будут испытывать радость от познания природы и ее законов. Приходя домой, они будут радовать родителей своими знаниями. Закончив учебу в школе, они выберут не модные профессии, а те направления дальнейшей учебы или работы, где смогут принести больше пользы и себе, и обществу. Такие воспитанные дети будут любить своих родителей, учителей и преподавателей, и, непременно, будут любимы ими. К воспитателям, учителям, преподавателям и ученым вернутся прежние народная любовь и почтение. Все вузы будут готовить высококвалифицированные кадры для науки и производства. Оживет наука, и через новые технологии возродится производство высококачественной отечественной продукции. А это означает, что наше государство вступит на цивилизованный путь развития.

1.8. Естествознание и математика

Вряд ли вызывает сомнение правомерность утверждения: математика нужна всем вне зависимости от рода занятий и профессии. Однако для разных людей необходима и разная математика: для продавца, может быть, достаточно знания простейших арифметических операций, а для истинного естествоиспытателя нужны глубокие знания современной математики, поскольку только на их основе возможно открытие законов природы и познание ее гармоничного развития. Потребность изучения математики чаще всего обусловливается практической деятельностью и естественным стремлением человека познать окружающий мир. В то же время иногда к изучению математики влекут и субъективные побуждения. Об одном из них Сенека писал: «Александр, царь Македонский, принялся изучать геометрию, – несчастный! – только с тем, чтобы узнать, как мала земля, чью ничтожную часть он захватил. Несчастным я называю его потому, что он должен был понять ложность своего прозвища, ибо можно ли быть великим на ничтожном пространстве».

Возникает вопрос: может ли истинный естествоиспытатель обойтись без глубокого познания премудростей математики? Ответ несколько неожиданный: да, может. Однако к нему следует добавить: только в исключительном случае. И вот подтверждающий пример. Английский естествоиспытатель Ч. Дарвин, обобщая результаты собственных наблюдений и достижения современной ему биологии, определил основные факторы эволюции живого мира. Причем он сделал это, не опираясь на хорошо разработанный к тому времени математический аппарат, хотя и высоко ценил математику: «<…> в последние годы я глубоко сожалел, что не успел ознакомиться с математикой, по крайней мере настолько, чтобы понимать что-либо в ее великих руководящих началах; так, усвоившие их производят впечатление людей, обладающих одним органом чувств больше, чем простые смертные». Кто знает – может быть, математическое чувство позволило бы Дарвину внести еще больший вклад в познание гармонии природы!

Еще в древние времена математике придавалось большое значение. Девиз первой Академии – платоновской Академии – «He знающие математики сюда не входят» – свидетельствует о том, насколько высоко ценили математику на заре развития науки, хотя в те времена основным предметом изучения была философия. Академия Платона (428/427–348/347 до н. э.), одного из основоположников древнегреческой философии, – первая философская школа, имевшая, на первый взгляд, весьма косвенное отношение к математике.

Простейшие в современном понимании математические начала, включающие элементарный арифметический счет и простейшие геометрические измерения, служат отправной точкой естествознания. «Тот, кто хочет решить вопросы естественных наук без помощи математики, ставит неразрешимую задачу. Следует измерять то, что измеримо, и делать измеримым то, что таковым не является», – утверждал выдающийся итальянский физик и астроном, один из основоположников естествознания Г. Галилей (1564–1642). В своем произведении «Пробирных дел мастер» (1623) он аргументированно противопоставлял произвольные «философские» рассуждения единственно истинной натуральной философии, доступной лишь знающим математику: «Философия написана в величественной книге (я имею в виду Вселенную), которая постоянно открыта нашему взору, но понять ее может лишь тот, кто сначала научится постигать ее язык и толковать знаки, которыми она написана. Написана она на языке математики, и знаки ее – треугольники, круги и другие геометрические фигуры, без которых человек не смог бы понять в ней ни единого слова; без них он был бы обречен блуждать в потемках по лабиринту».

Каково же мнение по этому вопросу философов? Ограничимся лишь высказыванием выдающегося немецкого философа Иммануила Канта (1724–1804). Развивая философскую мысль Галилея в «Метафизических началах естествознания», он сказал: «В любом частном учении о природе можно найти науки в собственном смысле лишь столько, сколько имеется в ней математики… Чистая философия природы вообще, т. е. такая, которая исследует лишь то, что составляет понятие природы вообще, хотя и возможна без математики, но чистое учение о природе, касающееся определенных природных вещей (учение о телах и учение о душе), возможно лишь посредством математики; а так как во всяком учении о природе имеется науки в собственном смысле лишь столько, сколько имеется в ней априорного познания, то учение будет содержать науку в собственном смысле лишь в той мере, в какой может быть применена в ней математика».

Можно привести не один пример зарождения из математических идей наукоемких технологий и затем новых отраслей промышленности – прежде всего авиационной и космической, в развитие которых значительный вклад внесли наши соотечественники. Действительно, российские ученые Н.Е. Жуковский (1847–1921) и С.А. Чаплыгин (1869–1942) математически обосновали подъемную силу крыла самолета и создали основы аэродинамики, а выдающиеся конструкторы A.H. Tуполев (1888–1972), С.В. Ильюшин (1894–1977), А.С. Яковлев (1906–1989), Н.И. Камов (1902–1973), М.Л. Миль (1909–1970) и другие создали уникальную авиационную технику. Родоначальником современной космонавтики является российский ученый и изобретатель К.Э. Циолковский (1857–1935), впервые теоретически обосновавший возможность полета в космос и предложивший идею создания ракетно- космической техники, в том числе и математические расчеты скорости полета ракеты, что способствовало успешному развитию отечественной космонавтики под руководством выдающегося российского ученого и конструктора С.П. Королева (1906/07–1966) при активном участии академика Б.В. Раушенбаха (1915–2001), В.Ф. Уткина (1923– 2000) и др.

Без преувеличения можно утверждать, что благодаря математике естествознание становится современным. И в этом немалая заслуга наших соотечественников, выдающихся математиков A.H. Колмогорова (1903–1987), П.С. Александрова (1896–1982), И.Г. Петровского (1901– 1973), М.В. Келдыша (1911–1978), В.П. Маслова (р. 1930) и др. Их трудами определяется самый высокий в мире уровень развития математики, которая способствовала и способствует зарождению многих новых естественно-научных направлений, а затем и технических отраслей.

Основу естественно-научных теорий составляет математическое описание со стройной логической структурой. Рассмотрим характерный пример логического доказательства, позволяющего сделать правильный вывод, даже не обращаясь к эксперименту как к необходимому элементу естественно-научной истины. Доказательство касается того, что все тела падают с одинаковой скоростью. Оно изложено Галилеем в книге «Беседы и математические доказательства, касающиеся новых отраслей науки» (1638). Опровергая утверждение Аристотеля (что в то время было актом огромного мужества) о том, что более тяжелые тела падают с большей скоростью, чем легкие, Галилей приводит следующее рассуждение. Допустим, Аристотель прав, и более тяжелое тело падает быстрее. Скрепим два тела – легкое и тяжелое. Тяжелое тело, стремясь падать быстрей, будет ускорять легкое, а легкое, стремясь двигаться медленнее тяжелого, будет его тормозить. Поэтому скрепленное тело будет двигаться с промежуточной скоростью. Ho оно тяжелее, чем каждая из его частей, и должно двигаться не с промежуточной скоростью, а со скоростью большей, чем скорость более тяжелой его части. Возникло противоречие, значит, исходное предположение неверно.

Приведенный пример иллюстрирует, насколько сильна логика рассуждений, присущая, как правило, математическому доказательству. Однако это не означает, что следует ограничиваться только подобного рода доказательствами. Выдающийся английский физик, создатель классической электродинамики и один из основоположников статистической физики Дж. Максвелл (1831–1879) считал, что, «следуя (только) математическому методу, мы совершенно теряем из виду объясняемые явления и поэтому не можем прийти к более широкому представлению об их внутренней связи, хотя и можем предвидеть следствия из данных законов. С другой стороны, останавливаясь на физической гипотезе, мы уже смотрим на явление как бы через цветные очки и становимся склонными к той слепоте по отношению к фактам и поспешности в допущениях, которые способствуют односторонним объяснениям». При этом он подчеркивал важность физического образа того или иного явления: «Мы должны найти такой прием исследования, при котором мы могли бы сопровождать каждый свой шаг ясным физическим изображением явления, не связывая себя в то же время какой-нибудь определенной теорией, из которой заимствован этот образ <…> Для составления физических представлений следует освоиться с физическими аналогиями, под которыми я подразумеваю то частное сходство между законами в двух каких-нибудь областях явлений, благодаря которому одна область является иллюстрацией для другой».

Приведенные высказывания Дж. Максвелла убеждают: только при всестороннем глубоком изучении объектов и явлений возможно познание гармонии природы, породившей человеческий разум. Однако зададим, казалось бы, парадоксальный вопрос: существует ли гармония вне разума? Однозначный ответ на этот философский вопрос дал известный ученый А. Пуанкаре, профессионально владевший не только философией, но и математикой, и физикой, что придает его высказыванию особую ценность, тем более, что речь идет о таком неисчерпаемом предмете рассуждений, как гармония природы в математическом понимании.

Как бы ни относились рьяные материалисты к высказыванию авторитетного мыслителя Пункаре, вряд ли им удастся аргументированно опровергнуть его утверждение: «Ho та гармония, которую человеческий разум полагает открыть в природе, существует ли она вне человеческого разума? Без сомнения – нет; невозможна реальность, которая была бы полностью независима от ума, постигающего ее, видящего, чувствующего ее. Такой внешний мир, если бы даже он и существовал, никогда не был бы нам доступен. Ho то, что мы называем объективной реальностью, в конечном счете есть то, что общо нескольким мыслящим существам и могло бы быть общо всем. Этой общею стороной, как мы увидим, может быть только гармония, выражающаяся математическими законами. Следовательно, именно эта гармония и есть объективная реальность, единственная истина, которой мы можем достигнуть; а если я прибавлю, что универсальная гармония мира есть источник всякой красоты, то будет понятно, как мы должны ценить те медленные и тяжелые шаги вперед, которые мало-помалу открывают ее нам…

Нам скажут, что наука есть лишь классификация и что классификация не может быть верною, а только удобною. Ho это верно, что она удобна; верно, что она является такой не только для меня, но и для всех людей; верно, что это не может быть плодом случайности.

В итоге единственной объективной реальностью являются отношения вещей, отношения, из которых вытекает мировая гармония. Без сомнения, эти отношения, эта гармония не могли бы быть восприняты вне связи с умом, который их воспринимает или чувствует. Тем не менее они объективны, потому что общие и останутся общими для всех мыслящих существ».

К сожалению, эта простая истина многими до сих пор не усвоена.

Итак, существует ли гармония в природе как источник всякой красоты? Да, но не в наивно-материалистическом понимании. В современной философии красота рассматривается в качестве одного из фундаментальных критериев научности, отражающих предметную реальность науки – природу.

1.9. Развитие естествознания и псевдонаучные тенденции

Темп развития науки. С течением времени и особенно со второй половины прошлого столетия наблюдается изменение функций науки и в первую очередь – естествознания. Если раньше основная функция науки заключалась в описании, систематизации и объяснении исследуемых объектов, то сейчас наука становится неотъемлемой частью производственной деятельности человека, в результате которой современное производство – будь то выпуск сложнейшей космической техники, современных супер- и персональных компьютеров или высококачественной аудио- и видеоппаратуры – приобретает наукоемкий характер. Происходит сращивание научной и производственно-технической деятельности. Появляются крупные научно-производственные объединения – межотраслевые научно-технические комплексы «наука – техника – производство», в которых науке принадлежит ведущая роль. Именно в таких объединениях были созданы первые космические системы, первые атомные электростанции и многое другое, что принято считать наивысшими достижениями науки и техники.

В недалеком прошлом естествознание считалось производительной силой. Хотя оно и не производит непосредственно материальную продукцию, но очевидно, что в основе производства любой продукции лежат естественно-научные разработки. В последнее время естественно-научные знания принято считать базовым ресурсом экономики, по своей значимости превосходящим традиционные капитал, рабочую силу и материальные ресурсы. При такой оценке принимают во внимание не столько конечную продукцию того или иного производства, сколько естественно-научную информацию, на базе которой организуется и реализуется производство материальных ценностей.

Учитывая такой важнейший показатель, как объем научной информации, можно сделать не только качественную, но и количественную оценку временного изменения данного показателя и таким образом определить закономерность развития науки.

Результаты количественного анализа показывают, что темп развития науки как в целом, так и для таких отраслей естествознания, как физика, биология и т. п., а также для математики, характеризуется приростом научной продукции на 5–7 % в год на протяжении последних 300 лет. При анализе учитывалось число научных статей, изобретений и т. п. Такой темп развития науки можно охарактеризовать и по-другому. За каждые 15 лет (половина средней разницы в возрасте между родителями и детьми) объем научной продукции возрастает в е раз (е = 2,72 – основание натурального логарифма). Это утверждение отражает закономерность экспоненциального развития науки.

Из нее вытекают следующие выводы. За каждые 60 лет научная продукция увеличивается примерно в 50 раз. За последние 30 лет такой продукции создано приблизительно в 6,4 раза больше, чем за всю историю человечества. В этой связи к многочисленным характеристикам XX в. вполне оправданно можно добавить еще две – век знаний и век науки.

Что касается развития отечественной науки, то представляют интерес следующие цифры. В 1913 г. в России было не более 12 тыс. научных работников. К 1976 г. в СССР их было около 1,2 млн, т. е. за 63 года численность научных работников выросла в 100 раз.

Совершенно очевидно, что в пределах рассмотренных показателей (их, конечно, нельзя считать исчерпывающими для характеристики сложной проблемы развития науки) экспоненциальный рост науки не может продолжаться сравнительно долго, иначе в ближайшем будущем все население земного шара превратилось бы в научных работников. При этом следует иметь в виду, что не каждый исследователь вносит существенный вклад в подлинную науку и даже в большом числе научных публикаций содержится сравнительно небольшое количество по-настоящему ценной научной информации. Дальнейшее развитие науки будет продолжаться и в будущем, но не за счет экстенсивного роста числа научных работников и числа производимых ими научных публикаций, а за счет привлечения прогрессивных методов и технологий исследования, а также повышения качества научной работы.

Псевдонаучные тенденции. С тех пор как человечество обрело способность излагать мысли и передавать опыт познания окружающего мира, между знанием и незнанием образовалась промежуточная область, в которой всегда находилось место для описания загадочных действий колдунов, предсказаний астрологов, неопознанных летающих объектов (НЛО) и многого другого, что составляет предмет «альтернативной науки». В наше время, когда Россия и страны бывшего Советского Союза переживают глубокий экономический кризис, захлестнувший науку, когда существенно сократилось финансирование научных исследований, резко уменьшились тиражи научных, учебных и научно-популярных изданий, когда нет средств на приобретение научных журналов и книг, наблюдается небывалый рост публикаций (не только в газетах, но нередко и в научных изданиях) о колдунах, астрологах, парапсихологах, НЛО и т. п., т. е. появился мощный поток псевдонаучной информации. Значительно возрос интерес к сверхъестественному, к отрицанию завоеваний разума и ко множеству негативных проявлений иррациональности и мистицизма. Такие симптомы – характерные признаки общества с нездоровой экономикой – указывают на весьма опасные стремления в обществе, которое до недавнего времени считало себя приверженным науке, национальным и как бы основанным на «научных» принципах.

На пути естественно-научного познания законов и явлений природы возможны два ошибочных подхода. В первом из них отрицается все ранее известное и предлагаются новые теории, которые, по мнению их авторов, способны наиболее полно и правильно описать исследуемый объект. С таким подходом вряд ли можно полностью согласиться: в процессе развития науки, как правило, отвергается и заменяется чем- то новым далеко не все. Обычную систему научных понятий расширяют, выдвигают более общие теории. При этом подразумевается: все то, что мы знали раньше, – только часть того, что мы знаем теперь. Например, классическая механика Ньютона верна, но только для скоростей, значительно меньших скорости света в вакууме. Таким образом, ее место уточнено, но она не отвергнута, не выброшена, не забыта и не объявлена шарлатанством.

Во втором ошибочном подходе к познанию законов окружающего мира нет полного отрицания того, что известно, однако предлагаемые идеи рассматриваются в совершенно другой плоскости. Преимущественно такой подход и приводит к псевдонаучным тенденциям, которые активизируются в последнее время и являются одним из многих следствий чувства безысходности и разочарованности людей во всем происходящем.

Наука и псевдонаучные тенденции сосуществуют с древних времен. Наука с тех пор неузнаваемо изменилась: открыты новые законы, появилось множество методов и теорий, подтверждающихся практикой, а псевдонаучные представления остались на прежнем уровне.

Благодатная почва для псевдонауки возникает и в том случае, когда гипотеза принимается за истинную теорию, которая якобы легко доказывается экспериментом, пока еще никем не проведенным. Причем нередко наблюдается пренебрежение экспериментальным доказательством либо предполагается, что его должен провести кто-то другой. И здесь нельзя не согласиться с немецким писателем и философом И. Гете (1749–1832): «Гипотеза нужна, как нужны леса для постройки зданий, но плохо, если леса принимаются за построенное здание».

Псевдонауку можно определить как область деятельности, которая при поверхностном взгляде имеет сходство с наукой, но принципиально отличается от нее внутренним содержанием и сферой приложения. В частности, она не является средством естественно-научного познания и не создает базы для развития технологий. Псевдонаука стремится быть похожей на науку, она маскируется под нее, но решает в обществе другую, психологическую задачу.

В псевдонауке можно выделить несколько направлений. Одно из них рассчитано на получение денег и почета от государства и связано чаще всего с разработкой «сверхоружия». Предлагаются заманчивые идеи: например, поражение ракет противника «плазменными сгустками», создание «окон в атмосфере, через которые прямое космическое излучение выжигает все живое на поверхности» (это не шутка, а точная цитата) и т. п. Подобные идеи успешно использовались для выкачивания денег из бюджета, особенно в советское время. Что-то подобное было и в других странах. Правда, система независимой экспертизы и меньшая коррумпированность в западных странах мешали развиваться такому направлению псевдонауки.

Другое псевдонаучное направление ориентировано в основном на удовлетворение собственных амбиций и охватывает решение наиболее сложных, фундаментальных и глобальных проблем: выяснение природы гравитации, доказательство теоремы Ферма, вечный двигатель, выяснение строения Вселенной и т. д. В отличие от предыдущих подобные идеи не стоят почти ничего, разве что денег на их публикацию. В этом случае в качестве поставленной задачи выступают и реально существующая нерешенная задача, и уже решенная при поиске простого, «понятного» решения, и задача, невозможность решения которой уже доказана, и наконец, задача, сформулированная так нечетко, что она не может быть названа корректной задачей.

Есть в псевдонауке и направление, рассчитанное на коммерческий успех и связанное со здоровьем человека, многочисленными совершенно новыми и весьма эффективными способами быстрого и абсолютно безопасного лечения. Предлагаются медицинские услуги по лечению тяжелых болезней (рака, наркомании и др.), по избавлению от лишнего веса, по предотвращению облысения и т. д., при которых человек недоволен своим внешним видом. Подобная псевдонаучная деятельность паразитирует на естественном для каждого человека желании быть здоровым и привлекательным. Для придания убедительности обычно используется физическая терминология – например, магнитное поле, силовые линии и т. п. Ведутся рассуждения о том, в каких местах из дома выходят силовые линии. Убеждающие используют для наукообразия научные термины, справедливо полагая, что школьный учебник физики уже забыт и не последует возражений о том, что силовая линия не может «быть» в одном месте комнаты и «не быть» рядом. Обычный прием – сознательное смешивание бытового и научного языков.

Важная часть этой сферы псевдонаучной деятельности – издание множества книг о способах стать здоровее, моложе, красивее, решить сразу все проблемы: о третьем глазе, о том, как мгновенно совершить путешествие во Вселенную, о том, как по меридианам или параллелям надо располагать кровати и т. п. Издание подобной литературы приносит немалые доходы. Развитию такой деятельности, особенно в нашей стране, способствуют необоснованные утверждения: все кругом отравлено – и воздух, и вода, и все продукты. Распространение псевдомедицины в странах Запада ограничивается отработанной системой сертификации медицинских услуг – государство защищает граждан. Ho такая система – результат длительного развития демократического общества и общего понимания последствий псевдонаучных услуг. В некоторых случаях знания заменяются чем-то другим, что по форме их напоминает, и тем самым потребители (общество, потенциальный заказчик, журналисты, читатели газет и др.) вводятся в заблуждение. Обычно что-то другое – это наукообразные рассуждения с применением научной терминологии и многочисленных ссылок на мнение академиков, экспертов, секретные доклады ЦРУ, КГБ и т. д. При этом проявляется активное желание выступать со своими идеями в газетах и журналах, не связанных с наукой, предлагается создавать новые институты и центры, принимать новые стандарты.

Несколько другая ситуация, когда человек готов работать, например, строить модели вечного двигателя, а не учиться. Чаще всего у него нет желания и способностей получать новое знание в области естественных наук. Поэтому, как и в предыдущем случае, он занимается наукообразными рассуждениями с использованием научной терминологии. Такой «ученый-самоучка» реже выступает в прессе, однако охотящиеся за сенсациями журналисты сами его разыскивают, и в прессе появляется сообщение: в каком-то самом заброшенном сарае не признанный высокомерной официальной наукой «гениальный изобретатель» создал свой вечный двигатель, о котором и рассказал корреспонденту. Впрочем, иногда такие заметки сочиняются не выходя из редакции.

В симбиоз с псевдонаукой вступают газеты и журналы, издатели и авторы книг, рассказывающие о левитирующих лягушках и о том, как жить обнаженным в тайге, и что нужно сделать, чтобы пищу приносили белочки. Иногда в подобном содружестве оказываются некоторые чиновники, распределяющие бюджетные средства и прямо или косвенно находящиеся «в доле» с получателями денег. Бывают случаи, когда сторонниками псевдонауки становятся политики. Как известно из отечественной истории, в некоторых научных дискуссиях принимало участие государство (борьба с генетикой, спекуляции в области языкознания и истории и т. п.). Государство пользовалось при этом своими специфическими аргументами – лагерями и тюрьмами. Остается надеяться, что все это осталось в прошлом, однако следует помнить об опасном признаке приближения подобной ситуации – когда «образованные» политики начинают активно вмешиваться в сугубо научные дела.

Главные потребители продукции псевдонауки – государство (для проектов чудо-оружия) и граждане (для волшебных лекарств и литературы на псевдонаучные темы). Что же толкает человека в объятия колдунов в третьем поколении, специалистов по отвороту и привороту, гарантирующих успех в 500 % случае (это не шутка, так в одной газете и было написано)? Это прежде всего личные и общественные неудачи. Человек в такой ситуации чаще всего обращается к псевдонауке, к мистике. Как показывают социологические исследования, сегодня по степени интереса к псевдонауке Россия занимает одно из первых мест в мире, далеко обогнав страны Запада.

Во все времена псевдонаука имела своих сторонников и защитников. Один из аргументов защитников псевдонауки: некоторые теории, которые сейчас считаются псевдонаучными, в свое время относились к науке. Обычные примеры – теории теплорода и эпициклов, позволившие получать проверяемые результаты. Однако следует уточнить, что теории, отвергнутые наукой, не были в свое время псевдонаучными – они не входили в противоречие с достигнутым на тот момент уровнем знаний, не использовали «ученые слова» без понимания их смысла, не выдвигались дилетантами. То, что со временем были созданы другие теории, объяснившие многие явления, – нормальный научный процесс.

Другой противоположный аргумент – любая новая теория принималась не сразу, сначала ее считали псевдонаукой, а наиболее революционные – например теория относительности – завоевали признание очень нескоро. Такой аргумент тоже неверен. Новые теории, выдвинутые в рамках науки, не имеют признаков псевдонауки и не считаются ею. Конечно, если положение новых теорий выглядит непривычно, то для их широкого признания нужны достаточно весомые основания – предсказанные результаты экспериментов и их объяснение.

Есть ли вред от псевдонауки? Человек, приучившийся все воспринимать некритически, отучившись думать, становится легкой добычей всяческих жуликов, т. е. тех, которые обещают сделать несметные деньги прямо из воздуха, построить завтра рай на земле и решить все проблемы, и тех, которые берутся за тридцать часов научить всему – хоть иностранному языку, хоть каратэ.

Непосредственный вред приносит псевдомедицина. Тех, кого лечили знахари, «сильнейшие колдуны», «магистры и апостолы черной и белой магии» и «потомственные ворожеи», обычно врачи спасти уже не могут. Иногда говорят, что знахари и колдуны излечивают путем внушения, гипноза и т. д. Разумеется, это возможно, но лишь если болезни связаны с психикой либо имеют одновременно психическую и соматическую природу. Поэтому внушением достигается чаще всего кратковременное улучшение, а болезнь идет своим чередом.

В естествознании иногда бывает так, что полученные результаты измерений не вписываются в рамки старой теории. Вопрос о том, в рамки какой теории они не вписываются. Если речь идет, например, о необычных магнитных свойствах или необычно низком сопротивлении керамического образца, изготовленного из оксидов меди и лантана, то это странно (мы привыкли, что керамика – это диэлектрик) и надо бы разобраться тщательно и перемерить семь раз. Ho зато тот, кто разобрался (а не прошел мимо), открыл высокотемпературную сверхпроводимость. Неожиданности в науке бывают. Более того, в неожиданных результатах есть особая прелесть – к их достижению всегда стремятся.

1.10. Естествознание и нравственность

Нравственное начало познания. Развитие естествознания, науки вообще и сама жизнь общества нуждаются в регулировании поведения и действий людей посредством не только правовых, но и нравственных норм. Существуют многочисленные и многогранные взаимосвязи естествознания и нравственности как системы социальных норм, регулирующих поведение людей и направленных на сохранение и развитие общества. Ученый-естествоиспытатель, как и любой человек, испытывает двойной контроль: внешний со стороны государства, социальной группы, общества и внутренний, основанный на развитом чувстве ответственности, совести и нравственном идеале. Человечество выдвигало разные нравственные идеалы: гармоничное единство многообразных интересов людей, единство личного и общественного, царство справедливости, добра, правды и красоты. Они изменялись, обогащались опытом жизни.

Наряду с правом в любом обществе действуют так называемые «неписаные законы», которые лежат в основе правил нравственности – морали.

Естествознание, как и вся наука в целом, оказывает сильное влияние на мораль, испытывая на себе обратное воздействие. Общество не может не ограничивать научный поиск, если сам поиск или его результаты противоречат нормам нравственности или сложившимся представлениям о гуманности. Вопрос, можно ли запретить постижение истины во имя спасения морали, ответа не имеет. Приоритет истины перед моралью иногда основывается на простом сравнении: мораль относительна и изменчива, а истина абсолютна и вечна. Однако справедливость такого довода весьма сомнительна. Во-первых, любая истина, в том числе и естественно-научная, всегда относительна в силу объективных и субъективных причин. Во-вторых, не всякая истина нужна людям, о чем хорошо сказал немецкий философ Шопенгауэр: «Вы превозносите достоверность и точность математики, но зачем мне с достоверностью знать то, что мне знать не нужно?»

До сих пор так или иначе ставятся под сомнение или ограничиваются некоторые этнографические исследования, эксперименты над человеческими зародышами и многое другое. Продолжают бунтовать противники вивисекции – операций на живом животном с целью изучения функций организма, действия на него различных препаратов, разработки новых методов лечения и т. д. До сих пор спорят, нравственна ли пересадка органов.

Остается спорной правомерность евгеники – учения о наследственном здоровье человека и путях его улучшения. Прогрессивные ученые ставили перед евгеникой вполне гуманные цели. Их намерения были благими. Однако идеи евгеники использовались и для оправдания расизма. Некоторые проблемы евгеники, в частности лечение наследственных заболеваний, в последнее время ученые пытаются решить с применением методов медицинской генетики. В связи с этим и особенно с проведенными экспериментами по клонированию млекопитающих интерес к евгенике возрос.

Создатели евгеники исходили из того, что все люди несовершенны. Уже в раннем возрасте можно заметить – одни дети одарены здоровьем, но природа «отдохнула» на интеллекте, другие не могут похвастаться физической красотой и крепостью, но опережают сверстников в умственном развитии, третьи – хорошо успевают и в школе, и в спортивной секции, но вот характер не сахар… И таким комбинациям нет числа. Эта реальность нашла отражение даже в пословицах и поговорках («Сила есть – ума не надо» и т. п.). А сказок о глупых красавицах и умных дурнушках просто не счесть. Поэтому человек, сочетающий в себе и красоту, и силу, и интеллект, и нравственность, кажется каким- то чудом природы. У окружающих такие люди вызывают разные чувства – у кого восхищение, а у кого и зависть. А вот ученые уже много лет назад стали задумываться над тем, как и в силу каких причин появляются на свет такие редкие, всесторонне одаренные люди. И нельзя ли сделать так, чтобы их в человеческом обществе становилось все больше и больше? Как изменилась бы жизнь вокруг…

Первый, кто поставил перед собой этот вопрос, был английский психолог и антрополог Ф. Гальтон (1822–1911), двоюродный брат Ч. Дарвина (1809–1882). Аристократ по происхождению, Ф. Гальтон занялся изучением родословных прославленных аристократических семейств Англии. Его задача была ничуть не проще поисков философского камня – он пытался установить закономерности наследования таланта, интеллектуальной одаренности, физического совершенства. Он считал, что если для получения новой породы необходим отбор лучших животных-производителей, то тех же результатов можно добиться и целенаправленным отбором семейных пар. Лучшие должны выбирать лучших, чтобы в результате рождались здоровые, красивые, одаренные дети. Необходимо создавать особые условия для «размножения генов» выдающихся людей из аристократических семей. Таково начало евгеники.

Однако любой селекционер знает: чтобы вывести новую породу с улучшенными свойствами, нужно выбраковать примерно 95 % животных. Худшие не должны участвовать в размножении – таков принцип любого отбора. И вот тут евгеника напрямую сталкивается с неразрешимыми проблемами, лежащими в области человеческой этики и морали.

Как бы ни были гуманны побудительные мотивы евгеники – сделать человечество более здоровым, красивым, одаренным и, в конечном счете, более счастливым, – в самой ее сути есть какой-то изъян. Она не вписывается в сложную структуру человеческого общества, сотканного из противоречий не только биологических, но и юридических, социальных, психологических, религиозных. Ведь всякое совершенствование так или иначе начинается с разделения на плохое и хорошее, жизнеспособное и слабое, талантливое и бездарное. Разделение, а потом отбор, выбраковка не отвечающих тем или иным требованиям вариантов. На уровне человеческого общества такой отбор неизбежно означает дискриминацию.

С точки зрения чистой науки евгеника все же содержит изъяны. Например, ее основная задача – изменение соотношения вредных и полезных признаков в сторону полезных. В самом деле, в некоторых случаях можно сказать, что есть «вредные» разновидности генов и «полезные». Однако по самым оптимистическим подсчетам генетиков за 200–300 лет можно было бы увеличить число «полезных» генов в человеческой популяции всего лишь на сотые доли процента. Бесполезность отбраковки «вредных» генов показали и эксперименты нацистов: в свое время в фашистской Германии были уничтожены многие психически больные, и сначала действительно рождалось меньше детей с отклонениями. Ho спустя 40–50 лет и сейчас процент психически больных в Германии приблизительно такой же, как и раньше.

Другой камень преткновения – евгеника пытается контролировать сложные поведенческие признаки людей, интеллект и одаренность, которые определяются большим числом генов. Характер их наследования очень сложен. К тому же в развитии таланта и интеллекта большую роль играют культура, язык, условия воспитания. Все это передается ребенку не через гены, а с помощью общения с близкими людьми и учителями.

Вне всякого сомнения, задачи евгеники остаются благородными. Основная дискуссия идет вокруг способов их решения. Возможно, что с развитием генных технологий сложнейшая задача улучшения наследственного здоровья человека будет решена приемлемыми и вполне цивилизованными методами.

В обществе, в котором преобладают люди с рациональным, практическим складом ума, наука развивается иначе, чем в обществе, где больше идеалистов и романтиков и где запрещающие барьеры носят национальный, этнический или сословный характер.

Влияние естествознания на мораль в обществе всегда было огромно, однако в нем никогда не было единого мнения в вопросе об оценке такого влияния. С одной стороны, расширение горизонтов знания, разрушение унизительных предрассудков, обеспечение доступа к естественно-научным и культурным ценностям – все это способствует формированию высоких нравственных качеств. С другой – главный полигон испытания материализованных идей естествознания с древних времен до наших дней – поле военных действий, что побуждает видеть в науке воплощение зла и безнравственности.

Еще в недалеком прошлом многие сторонники науки надеялись, что она способна решить и нравственные проблемы. Ho теперь, кажется, понятно, что из науки и особенно из естествознания трудно извлечь правила о том, как надо и не надо поступать.

Известно, во многих странах большинство передовых естественнонаучных достижений используется для создания новой военной техники, в том числе и средств массового поражения, рассчитанных на безнравственные действия – уничтожение людей. При этом считается, что ученые и инженеры-разработчики создают новый вид оружия для оборонительных целей. Ho применение оружия в любом случае приводит к гибели людей, часто безвинных. Виноваты и несут ли моральную ответственность ученые, научные разработки которых служат базой для создания оружия? Или основную ответственность несут те, кто применял оружие и давал команду на его применение ради наживы либо удовлетворения своих эгоистических потребностей обладать еще большей властью? Эти вопросы, волновавшие людей еще с древних времен, включают целый комплекс правовых и нравственных проблем, решение которых зависит от политических, социальных и других факторов, а также в большей степени от того, для каких целей применялось оружие. Перед учеными чаще всего ставится вполне благородная задача – создавать эффективное оружие для защиты государства. Ученые-естествоиспытатели всегда выступали с гуманной мирной инициативой. В качестве примера можно назвать Пагуошское движение ученых за мир, разоружение, международную безопасность и научное сотрудничество. Такое общественное движение сформировалось в 1955 г. по инициативе крупных ученых: физиков А. Эйнштейна, Ф. Жолио-Кюри и философа Б. Рассела.

Взаимосвязь и сочетание естествознания как науки о природе и морали, как правил нравственности, безусловно, сложны, и для их научного анализа по-прежнему остается огромное поле деятельности. Очевидно одно: естествознание вряд ли может претендовать на замещение морали. Ясно и другое: настоящим ученым всегда руководит высокий нравственный идеал, ради которого он трудится не покладая рук, ради которого он решает чрезвычайно трудную, но благородную задачу расширения горизонта естественно-научного познания загадочного и постоянно изменяющегося окружающего мира. О таком нравственном идеале написал А. Пуанкаре в своей книге «Последние мысли»: «Наука ставит нас в постоянное соприкосновение с чем-либо, что превышает нас; она постоянно дает нам зрелище, обновляемое и всегда более глубокое, позади того великого, что она нам показывает; она заставляет предполагать еще более великое; это зрелище приводит нас в восторг, тот восторг, который заставляет нас забывать даже самих себя, и этим-то он высокоморален. Тот, кто его вкусил, кто видел хотя бы издали роскошную гармонию законов природы, будет более расположен пренебрегать своими маленькими эгоистическими интересами, чем любой другой. Он получит идеал, который будет любить больше самого себя, и это единственная почва, на которой можно строить мораль. Ради этого идеала он станет работать, не торгуя своим трудом и не ожидая никаких из тех грубых вознаграждений, которые являются всем для некоторых людей. И когда бескорыстие станет его привычкой, эта привычка станет следовать за ним всюду; вся жизнь его станет красочной. Тем более что страсть, вдохновляющая его, есть любовь к истине, а такая любовь не является ли самой моралью?»

К нравственности через воспитание. В книге Д.Х. Медоуз и др. «За пределами роста » в последней главе есть небольшой раздел под названием «Любовь». Здесь можно прочитать: «…переход к устойчивому развитию должен включать социальные преобразования, позволяющие воспитывать и проявлять лучшие, а не худшие стороны человеческой натуры». Благородный путь воспитания лежит через любовь. О любви говорит и Библия. Заповеди Божии начинаются со слов любви. «Возлюби Господа Бога твоего всем сердцем твоим, и всею душою твоей, и всем разумом твоим, и всею крепостью твоею». Это первая и главная заповедь. Вторая же подобная ей: «Возлюби ближнего твоего, как самого себя». Если человек обладает такой любовью, то он не нарушит и все остальные заповеди. Любой человек, любящий ближнего, не может его обидеть, обмануть, тем более убить или ему позавидовать, и, вообще, не может пожелать ему чего-либо худого.

«Там, где начинается любовь, – писал глубочайший мыслитель современности, российский философ И.А. Ильин, профессор Московского университета, – там кончается безразличие, вялость, экстенсивность: человек собирается и сосредотачивается, его внимание и интерес концентрируется на одном содержании, именно на любимом; здесь он становится интенсивным, душа его начинает как бы накаляться и гореть. Любимое содержание – будь то человек, или коллекция картин, или музыка, или любимые горы – становится центром души, важнейшим в жизни, главнейшим предметом ее. Оказывается, что любовь дает человеку, по слову Платона, сразу – душевное богатство и душевную бедность: богатство – ибо человек нашел сокровище своей жизни, которым он владеет и которое он как бы носит в себе: отсюда чувство душевного обилия, силы, счастья, повышенного интереса к жизни и благодарности за все; бедность – ибо у человека возникает чувство, что он никогда не владеет своим сокровищем до конца и что без него и вне его он сам скуден, несчастен и одинок: отсюда чувство душевной скудности, слабости, несчастья, разочарования во всем и ропот на свою лишенность и нищету. И все же, несмотря на эту тоску лишенности, человек чувствует себя обогащенным и богатым… Любовь есть доброта – не только потому, что она окружает сочувствием свой любимый предмет, печется о нем, страдает и радуется вместе с ним, но и потому, что любовь сама по себе дает человеку счастье и вызывает у счастливого потребность – осчастливить все и всех вокруг себя и наслаждаться этим чужим счастьем как излучением своего собственного».

По мнению другого философа – Иммануила Канта, религия ничем не отличается от морали, так как общий предмет той и другой составляют нравственные обязанности.

1.11. Рациональное и иррациональное начала познания

Рациональная и реальная картина мира. Основываясь на естественно-научном познании окружающего мира, многие убеждены, что окружающий мир подвластен рациональному анализу. Они полагают: все явления природы можно логически объяснить, а то, что сегодня кажется чудом, завтра станет объяснимым и понятным. В узком смысле слова «моя картина мира», «мое мировоззрение» – это мои собственные представления об окружающем мире, сложившиеся на основе его восприятия моими органами чувств. В широком смысле – это мои накопленные суждения обо всем, что воспринимают мои органы чувств и чем заняты мои мысли. Все это лишь отражение небольшой части видимого окружающего нас мира. Многие думают примерно так: «Как можно найти место для различных невидимых абстрактных образов в крошечной картине, составленной из наших конкретных опытных представлений? Я доволен своим конечным и ограниченным восприятием мира. Внеземные явления относятся к области утопий и фантазий, и пусть о них думают другие». Перспектива такого замкнутого миропонимания должна вызывать сомнение хотя бы потому, что всякое конкретное мировоззрение находится в движении. Наши представления о мире постоянно изменяются. Мы говорим о собственном горизонте познания, который может расширяться. Чтобы раздвинуть рамки наших познаний, существуют различные образовательные системы, множество книг и т. п.

Многочисленные конкурирующие между собой факторы влияют на наше мировоззрение и в конечном итоге определяют его. Они связаны с социальными, этническими, семейными и другими условиями жизни. Мировоззрение человека в значительной степени зависит от того, вырос ли он в деревне или в городе, в горах или на берегу моря, среди богатых и власть имущих или среди бедных и отверженных. Культурное окружение также формирует и представления о мире. Испытал ли человек влияние той или иной религии? В каких конкретных условиях живет и работает, как соотносятся труд и отдых в его повседневной жизни? Какие традиции определяют его образ жизни, какие праздники и знаменательные даты он отмечает? Как складываются взаимоотношения между различными слоями общества и поколениями?

Генетические, психологические и многие другие факторы играют при этом тоже очень важную роль. Наряду с комплексом наперед заданных условий, которые в большинстве случаев нельзя изменить, сохраняется возможность принятия самостоятельных, индивидуальных решений. Неповторимость, невоспроизводимость каждой личности определяется в том числе и нашими осознанными, волевыми решениями. Из огромного потока информации каждый выбирает лишь то, что хочет воспринять, и это формирует мировоззрение личности.

Трудно не согласиться с тем, что мы принципиально не в состоянии непосредственно воспринимать мир таким, каким его регистрируют наши глаза и уши: все ощущения органов чувств обрабатываются, оцениваются, фильтруются нашим мозгом и «сплавляются» затем в единую картину. Осуществляемая мозгом обработка ощущений направлена прежде всего на создание целостного восприятия. Соответственно и наши мыслительные процессы протекают так, чтобы обеспечивалось целостное понимание и вырисовывались осмысленные образы. Каждый знает из собственного опыта, что гораздо легче следить за ходом мыслей, которые нам известны, чем понять и осмыслить совершенно новые идеи. Поэтому может показаться, что человеку с рациональным мышлением представления о сверхъестественных явлениях или о Боге кажутся немыслимыми и, следовательно, совершенно необоснованными.

Попробуем найти другой критерий оценки рационального восприятия мира. Приведем характерный пример, который, хотя и представляется нашей рациональной логике абсолютно невозможным, тем не менее является физической реальностью – это корпускулярно- волновой дуализм света. Если разделить луч лазера на два, то, накладываясь друг на друга, они могут «погаситься» (лучи противофазны), и, наоборот, интенсивность синфазных лучей суммируется. Это явление интерференции можно объяснить волновой природой света. Однако свет обладает и корпускулярной природой, что подтверждается экспериментально. Оба представления в рамках нашей логики – взаимоисключающие противоположности, поскольку ни при каких обстоятельствах два потока частиц, накладываясь друг на друга, не могут погаситься. Двойственная природа света, или, как принято говорить в физике, дуализм света, наглядно показывает, что для понимания природы света рационального анализа недостаточно.

Можно говорить о реальности нашего познания окружающего мира при сопоставлении его тем или иным способом с нашим представлением о нем. «Наше познание реально лишь постольку, поскольку наши идеи сообразны с действительностью вещей», – сказал Д. Локк (1632–1704), известный английский философ.

Каждая эпоха рождает новые знания о природе и новый опыт восприятия окружающего мира и нас самих. Ho такие знания и опыт не есть новое мировоззрение. Это лишь шаг, абсолютно необходимый для формирования мировоззрения. Людям нужны самые разнообразные знания и все то рациональное, что добыто естествознанием, чтобы использовать могущество человека и природы во благо человека.

Человек обладает удивительным феноменом – разумом, благодаря которому он познает окружающий мир, ему дана способность анализировать происходящее и предвидеть всего лишь некоторые фрагменты будущего, хотя полностью предсказать будущее ему не дано. Ho разум не всесилен, и абсолютизация его возможностей крайне опасна. He менее опасна и абсолютизация естественно-научной истины, которая, подобно миражу, отдаляется по мере приобретения новых знаний и формирования новых эмпирических обобщений. Вот почему мировоззрение никогда нельзя свести к чисто научному, рациональному миропониманию. Такое утверждение не соответствует тем канонам, которые пытались привить нам в недалеком прошлом.

Рациональное начало нельзя смешивать с иррациональным, т. е. с тем, что не является логическим следствием того или иного эмпирического обобщения. Каждый человек живет в своей иррациональной среде, играющей важную роль в его действиях и судьбе. Трудно объяснить иррациональную сущность человека, так как она обладает своеобразной спецификой и индивидуальными особенностями, присущими каждому человеку. Мир человека – это неразрывная связь рационального и иррационального: интуиции, инстинктов, прозрений, нелогичного поведения и т. п. Любые рациональные действия, основанные на эмпирических фактах, всегда сопряжены с иррациональными элементами. Может быть, иррациональная составляющая мировоззрения дает человеку наибольшую радость, ощущение полноты жизни. Путь в мир иррационального лежит через религиозные знания, познание искусства, художественных литературных ценностей, через музыку и поэзию, которые способны, минуя логику, затрагивать самые глубинные чувства человека.

В каждом человеке заложено некое иррациональное начало, свой собственный внутренний духовный мир, который не возникает сам по себе. И если люди хотят сохранить себя, свой род, природу и все то, что накоплено человечеством за тысячелетия, им необходимо не только овладеть естественно-научными знаниями, но и научиться воспринимать те элементы иррационального, которыми богата природа и которые создает человек.

Естественно-научные и религиозные знания. Мировоззрение, включающее рациональное и иррациональное начала, отличается от науки как от целенаправленной познавательной деятельности. Наличие иррациональной составляющей означает, что ограничить мировоззрение определенными рамками невозможно: в частности, нельзя сделать его основой только одну какую-либо философскую систему. История трех с лишним столетий неопровержимо свидетельствует о том, что любая попытка осуществить такое ограничение (например, признать только материализм в качестве универсального миропонимания, способного заменить религию) кончалась неудачей.

Вместе с тем полностью сводить религию к иррациональному было бы ошибкой, поскольку она немыслима без рациональных объяснений, лежащих в основе теологии (совокупности религиозных доктрин и учений), которая развивается, как и любая другая наука. Рациональный подход, таким образом, размывает границу между религией и наукой.

Для более глубокого понимания сущности научных и религиозных знаний и их различий попытаемся определить, что такое наука, не ограничиваясь при этом только аксиоматическими утверждениями: физика – это наука, биология – тоже наука, уфология – нет и т. д. Немецкий философ Г. Гегель (1770–1831) весьма удачно сформулировал основные определяющие науку признаки:

1) существование достаточного объема опытных данных;

2) построение модели, систематизирующей опытные данные;

3) возможность на основе модели предсказать новые факты, лежащие вне первоначального опыта.

Названные признаки характерны для любого естественно-научного – открытия. Например, периодический закон Д.И. Менделеева позволил составить таблицу химических элементов и предсказать существование ранее неизвестных химических элементов.

Согласно современному определению, наука – сфера человеческой деятельности, функция которой – выработка и теоретическая систематизация объективных знаний о действительности. Впрочем, это определение, как и любое другое, носит в некоторой степени аксиоматический характер, т. е. содержит недоказуемые элементы. Известная теорема о неполноте содержательной аксиоматической системы австрийского математика и логика К. Геделя (1906–1978), доказанная им в 30-х гг. XX в., гласит: «В любом языке (наука – это язык) существует истинное недоказуемое высказывание». Более того, аксиомы потому и аксиомы, что они не доказываются, а принимаются на веру. Конечно, большинство аксиом обобщает абстрагированный опыт, который и не нуждается в доказательствах, и нет ничего удивительного в том, что ему нужно верить. Однако есть и такие аксиомы и утверждения, которые не следуют из какого-либо опыта. Например, в геометрии Евклида – аксиома о параллельных линиях, в физике – постулаты Бора, постулаты теории относительности и т. п. И тем не менее все они принимаются на веру. «В науке вера предшествует знанию», – утверждал Василий Великий. Аксиом и постулатов становится все больше: в этом смысле нельзя провести четкую границу между наукой и религиозными знаниями, основанными на вере.

В истории науки были и встречные тенденции. Например, основу философии выдающегося французского математика, физика и физиолога Р. Декарта (1596–1650) составляет дуализм души и тела – «мыслящей и протяженной» субстанции. По его мнению, Бог сотворил и материю, и движение, и покой. Декарт доказывал существование Бога и реальность внешнего мира. В книге нидерландского философа Б. Спинозы (1632–1677) «Принципы философии Декарта» содержится доказательство теоремы о существовании и единственности Бога, бессмертии души, единственности морали и др. Однако здесь слово «доказательство» можно отнести в большей степени к психологии, чем к математике.

Различия между научными и религиозными знаниями российский философ H.A. Бердяев (1874–1948) охарактеризовал так: «Научное знание – это такое знание, для достижения которого человек использует материал опыта и законы логики. Каждый новый элемент знания выводится из предыдущих с той же неизбежностью, с какой поезд проходит станции в указанной на карте последовательности. Ученый находится в «железных тисках» законов природы и логики. Он не свободен. Религиозное знание принципиально отличается тем, что оно ниоткуда не может быть выведено. Оно достигается в результате внезапного внутреннего озарения, как наитие свыше. Если бы существование Бога можно было доказать, то религия исчезла бы, поскольку она превратилась бы в обычное научное знание».

Однако несмотря на различия, рациональное начало науки и рациональные объяснения теологии сближают научные и религиозные знания. Рационализация церковной традиции всегда направлена на отстаивание истинного содержания христианской веры от намеренных или случайных ее искажений, а иногда и просто от враждебных нападок. Создатели теологии опирались не только на Священное писание, но и на рационально развитые философские учения. При этом отшлифовывалась высокая интеллектуальная культура Древнего мира. Яркий пример – теология Блаженного Августина (354–430) и Святого Фомы (1225– 1274), которая свидетельствует не только о глубине и силе христианской веры, но и о высочайшей интеллектуальной культуре ее создателей. Некоторые развитые рациональные космологические модели венчаются представлением о божественном начале. Вместе с тем причастность человека к божественному опыту на высшей стадии сознания предполагает наличие определенной религиозно-этической практики.

Взаимоотношения между наукой и религией складывались по- разному на Востоке и на Западе христианской цивилизации. Наиболее драматичны они были на католическом Западе и, как представляется, в значительной степени потому, что именно он стал колыбелью новоевропейской науки. Католическое богословие уже в XII в. поддается соблазну строить себя как рациональную систему знаний, включающую естественно-научные теории. Однако, поскольку космологические представления античности, на которые опиралась средневековая наука, нередко противоречили христианским догмам, церковные власти пытались решительно отметать некоторые положения античной науки, чем способствовали не только разрушению аристотелевской космологии, но и становлению науки Нового времени – экспериментального естествознания. В то время, когда зарождалось точное естествознание, основанное на математическом описании, необходимо было (чтобы избежать драматических эпизодов, подобных судьбе Коперника) разграничить понятия науки и религии. Чему в некоторой мере и способствовало возникшее в конце XVII в. новое, механистическое естествознание. Теологии в качестве собственно ее предмета была оставлена область божественного и сверхъестественного. Вместе с тем в противостоянии оккультным учениям (различным формам суеверий, магии, спиритизму и др.), чуждым христианству, нужен был новый рационализм, дающий строгое экспериментально проверяемое понимание законов природы. Такое понимание предложили выдающиеся ученые-естествоиспытатели Н. Коперник, И. Кеплер и Г. Галилей.

Союз науки и христианства, сформировавшийся в XVI–XVII вв., стал спасительным для судьбы европейской культуры. Хотя… в конце концов на науку была возложена задача явно религиозного характера: не только создать с помощью зависимой от нее техники рай на земле, но и полностью преобразовать природу. Как известно, надежды на решение этой задачи не оправдались. Может быть, еще и поэтому человек нашего времени старается сохранить и приумножить ценности науки, границы и возможности которой он, конечно, теперь понимает по-новому, ищет успокоения в религии.

В православии в отличие от католицизма божественное откровение и человеческое мышление не смешивались. Границу между божественным и человеческим не переступали ни наука, ни церковь.

Интересна история становления православной веры в России, описанная Н.М. Карамзиным в гениальном произведении «История государства Российского». Проповедники разных вероисповеданий – магометанского, иудейского, католического и православного – пытались склонить князя Владимира к принятию своей веры. Великий князь охотно выслушивал их учения. В частности, выслушав иудеев, он спросил, где их отечество. «В Иерусалиме, – отвечали проповедники, – но Бог во гневе своем расточил нас по землям чуждым». «И вы, наказываемые Богом, дерзаете учить других? – сказал Владимир. – Мы не хотим, подобно вам, лишиться своего отечества». Выслушал Владимир и православного философа, присланного греками, который рассказал кратко содержание Библии, Ветхого и Нового Завета и показал картину Страшного Суда с изображением праведных, идущих в рай, и грешных, осужденных на вечную муку. Пораженный сим зрелищем, Владимир вздохнул и сказал: «Благо добродетельным и горе злым!» «Крестися, – ответствовал философ, – и будешь в раю с первыми». Владимир, отпустив философа с дарами и великою честью, собрал бояр и градских старцев; объявил им предложения магометан, иудеев, католиков, православных греков и требовал их совета. «Государь! – сказали бояре и старцы, – всякий человек хвалит веру свою: ежели хочешь избрать лучшую, то пошли умных людей в разные земли испытать, какой народ достойнее поклоняется Божеству». И великий князь отправил десять благоразумных мужей для сего испытания. Возвратясь в Киев, послы говорили князю с презрением о богослужении магометан, с неуважением о католическом и с восторгом о византийском, закончив словами: «Узнав веру греков, мы не хотим иной». Великий князь решил принять православную веру. Так, в конце X в. в России начиналась новая эпоха – эпоха православия, сменившая язычество.

Православное понимание сфер естественно-научного знания и религии во многом предвосхитило выводы исторических и философских исследований феномена науки, предпринятых во второй половине XX в. Бурное развитие естествознания заново поставило вопрос о возникновении фундаментальных представлений о пространстве и времени, а после появления квантово-механического описания микрообъектов и других новых положений современного естествознания окружающий нас мир более не воспринимается как огромная детерминированная система, в которой Богу просто нет места. Кроме того, и историко-философские исследования показывают существенную зависимость науки от культурных и духовных взглядов, в том числе и религиозных. Итак, в настоящее время диалог между наукой и религией вышел на новый уровень.

Более осмысленными стали вопросы: как и почему возникли элементарные частицы? Почему, например, электрон имеет вполне определенный заряд и размеры? По-новому сегодня звучит и вопрос о происхождении Вселенной. Было ли что-нибудь до начала возникновения объектов Вселенной? Если нет, то как она образовалась?

Современная естественно-научная космология решает проблемы, соотносящиеся с традиционно обсуждаемыми теологией вопросами. Может быть, не случайно многие ученые-естествоиспытатели и математики, начав свои изыскания людьми неверующими, каждый своим путем, по-разному, нередко приходили к вере. Казалось бы, что с развитием естествознания количество верующих должно было все более сокращаться. Однако социологические исследования, проведенные в 1916 и 1966 гг. среди 1000 случайно выбранных американских ученых, свидетельствуют о другом: за 80-летний период оно существенно не изменилось и составляет около 40 %.

Конечно, Библия не описывает достаточно детально, как образовалась Вселенная и как возникла жизнь. Скорее, она говорит о том, для чего Бог создал мир, а не о том, как он создавался. Французский математик и физик П.С. Лаплас (1749–1827), объясняя Наполеону законы мироздания, сказал, что присутствие Бога для изучения таких законов ему не нужно. Другое дело, когда возникают вопросы о том, как возник окружающий нас мир. Последователи материалистического учения Дарвина полагают, что информация в генетическом коде накапливалась в течение чрезвычайно длительного периода времени в результате случайных мутаций. Можно представить, что в результате случайных перестановок различных букв алфавита образуется слово, но практически невозможно вообразить себе, чтобы при случайном выборе и соединении букв в слова и отдельных слов в законченные предложения, а затем из отдельных предложений в повествование с заданным сюжетом получится завершенная интересная книга – вероятность такого процесса, хотя и отлична от нуля, но ничтожно мала.

Современный английский астрофизик Ф. Хойл (1915–2001) в результате строгих математических расчетов пришел к выводу, что вероятность случайного зарождения жизни примерно такая же, как и вероятность того, что в результате сильного урагана, пронесшегося на мусорной свалке, будет собран сверхзвуковой самолет. По мнению другого современного английского биофизика и генетика Ф. Крика (р. 1916) – одного из создателей модели молекулы ДНК (двойной спирали), лауреата Нобелевской премии 1962 г. – «происхождение жизни кажется чудом, и с ее зарождением связано слишком много сложностей».

Вера в слепой случай как альтернативная вера лежит в основе атеизма. Анализируя мировоззренческие корни атеизма, Вольтер (1694– 1778) писал: «В Англии, как и повсюду, были и есть много атеистов из принципа… Я знал во Франции некоторых выдающихся физиков, и – сознаюсь – меня крайне удивляло, что люди, так ясно представляющие себе приводные пружины природы, не хотят видеть руку того, кто так зримо определяет взаимодействие этих пружин. Мне кажется, что среди прочего к материализму их привела вера в бесконечность и наполненность мира, а также вера в вечность материи. По-видимому, именно эти принципы и ведут к заблуждению; напротив же, известные мне последователи Ньютона, исходящие из существования пустого пространства и конечности материи, допускали и существование Бога».

Современные естественно-научные работы по расшифровке генома человека, опыты по клонированию животных никак не объясняют происхождение генетического кода. Впрочем, возможно, как и Лаплас, ученые-естествоиспытатели не нуждаются в гипотезе о существовании Бога для описания функционирования генетического кода и даже его понимания, хотя при этом без Создателя они не могут объяснить, как и откуда он взялся.

Входя в XXI в., мы обязаны помнить, что современное естествознание выросло на трудах гениальных ученых-естествоиспытателей: Кеплера, Паскаля, Ньютона, Коперника, Галилея, Ломоносова, Менделеева, Эйнштейна, Планка, Фарадея, Максвелла, Дарвина, Линнея, Пастера, Пирогова, Королева и многих других, чья вера в Бога подвигала их на глубокое познание окружающего мира. Так, немецкий астроном Иоганн Кеплер (1571–1630), открывший законы движения планет, восклицал: «О, велик Господь наш и велико его могущество, и мудрости его нет границ. И ты, душа моя, пой славу Господу твоему во всю твою жизнь». Французский математик и физик Блез Паскаль (1623–1662) был не просто верующим, но и одним из величайших религиозных мыслителей Европы. Он сказал: «Все противоречия, которые более всего, по-видимому, хотят удалить меня от позиции религии, более всего и привели меня к ней». Английский математик и физик Исаак Ньютон (1643–1727), открывший фундаментальные законы механики и приблизивший человечество к тайне мироздания, был верующим человеком и занимался богословием. Когда он произносил имя Божие, то всякий раз благоговейно вставал и снимал шляпу. Первый российский ученый-естествоиспытатель М.В. Ломоносов (1711–1765) утверждал: «Создатель дал роду человеческому две книги. В одной показал Свое величие, в другой – Свою волю. Первая – видимый этот мир, Им созданный, чтобы человек, видя огромность, красоту и стройность Его созданий, признал Божественное всемогущество… Вторая книга – Священное Писание. В ней показано Создателево благословение к нашему спасению». «Я верю в Бога как в Личность и по совести моей могу сказать, что ни одной минуты моей жизни я не был атеистом», – эти слова принадлежат Альберту Эйнштейну (1879–1955). Немецкий физик-теоретик Макс Планк (1858–1947), один из основоположников квантовой теории, лауреат Нобелевской премии, писал: «Куда бы мы ни обращали наши взоры, каким бы ни был предмет нашего наблюдения, мы нигде не находим противоречия между наукой и религией. Мы, скорее, констатируем их абсолютную гармонию в основных пунктах, особенно в области естествознания. Как религия, так и наука, в конечном результате, ищут истину и приходят к исповеданию Бога». Когда известный естествоиспытатель Уоллес в очередной раз посетил Дарвина, то ему пришлось подождать приема, так как сын его сказал: «Теперь мой отец молится». Французский ученый Луи Пастер (1822– 1895), основатель микробиологии, говорил: «Я мыслил и изучал, потому и стал верующим».

В наше время для некоторых людей по-прежнему основным аргументом в рассуждениях остается другая вера – вера в творческую силу разума. То, что в этом случае речь идет о вере, а не о научно обоснованном понимании явлений, известный ученый Л.Х. Мэтьюз в предисловии к книге Дарвина «Происхождение видов» в 1971 г. сформулировал так: «Вера в эволюцию в точности соответствует вере в божественное сотворение мира – обе являются убеждениями, в верности которых верующие не сомневаются, хотя и не могут привести доказательства своей правоты».

Такая точка зрения не противоречит мировоззрению Дарвина, который был верующим человеком и много лет служил церковным старостой в своем приходе. Когда его спросили, где начало цепи развития животного мира и где первое его звено, он ответил: «Оно приковано к Престолу Всевышнего». Его учитель, геолог Чарлз Лайель (1797– 1875), писал: «При всяком исследовании мы открываем яснейшие доказательства предусмотрительности, силы и мудрости творческого разума Бога». Шведский естествоиспытатель Карл Линней (1707–1778) свою книгу о растениях закончил словами: «Воистину есть Бог, великий, вечный, без Которого ничто не может существовать».

При ответе на сложнейший вопрос о вечной жизни могут быть разные подходы, один из которых французский математик, физик и философ Блез Паскаль изложил следующим образом. Существуют две возможности: либо предсказания Библии по поводу жизни после смерти верны, либо они ошибочны. Следовательно, в соответствии с верой или неверием в предсказания Библии можно разделить всех людей на две группы. Если вечной жизни нет, то в проигрыше оказываются те, кто верил в нее. Они живут с неоправданной надеждой на вечный мир, в то время как правыми оказываются неверующие, и они лучше распоряжаются своей жизнью в этом мире. Если же, напротив, предсказания Библии о вечной жизни верны, то вера в нее оказывается поддержкой в самых безнадежных ситуациях и тем самым оказывается полезной уже в течение этой жизни, к чему добавляются неизмеримые преимущества в вечности. Ошибка неверующего ведет при этом к значительно более тяжелым последствиям, чем ошибка верующего. Неверно прожитая в этом мире жизнь ведет к вечным потерям. Библия описывает вечность для обеих групп так: «И многие из спящих в прахе земли пробудятся, одни для жизни вечной, другие – на вечное поругание и посрамление».

«Общежитие, пробуждая или ускоряя действие разума сонного, медленного в людях диких, рассеянных, но большей части уединенных, рождает не только законы и правление, но самую Веру, столь естественную для человека, столь необходимую для гражданских обществ, что мы ни в мире, ни в Истории не находим народа, совершенно лишенного понятия о Божестве», – так оценивал истоки и необходимость для человека религии Н.М. Карамзин.

В современном естественно-научном познании все чаще ученый сталкивается с ситуацией, когда поиск истины оказывается тесно связанным с нравственными проблемами. «Цель науки и главный долг ученого – поиск истины, поэтому православный взгляд на проблемы науки и техники заключается, в частности, в том, чтобы отвергнуть многочисленные попытки поставить науку на службу не истине, не потребностям гармоничного устроения жизни, а частным, корыстным интересам, в первую очередь господства и наживы», – так в одном из своих выступлений Патриарх Московский и всея Руси Алексий II (1929 – 2008) охарактеризовал долг истинного ученого.

Иными словами, основным ориентиром деятельности ученого-естествоиспытателя да и любого другого человека должны быть те нравственные нормы и принципы, которые вырабатывались и проверялись жизнью в течение веков. Главные же из них – это заповеди, сформулированные еще в древние времена в Нагорной проповеди. Думается, сегодня по-прежнему актуально мудрое напоминание Серафима Саровского о необходимости избегать рассеяния ума, но пробуждать у людей голос совести, сердечное сокрушение и желание перемен к лучшему. He менее актуальны слова А. Эйнштейна (1879–1955): «Наука без религии хрома, а религия без науки слепа». Научные знания не могут уничтожить веру и заменить ее, но и вера не в состоянии заменить науку.

В последнее время, особенно в России и странах бывшего СССР, для науки и религии чрезвычайно важно общее поле для совместной борьбы с магией, колдовством, сектантством, религиозным экстремизмом, которые приводят к разным антигуманным проявлениям, гибели людей и терроризму.

В результате анализа развития различных отраслей современной науки и ее взаимосвязи с религией экс-президент Российской академии наук академик Ю.С. Осипов в одном из своих выступлений сделал обобщающий вывод: «В настоящее время в отношениях религии и науки набирают силу процессы явного сближения. Если в начале Нового времени, в эпоху Просвещения наука стремилась обрести полную автономию от религии и вытеснить ее с позиций мировоззренческого и духовного центра культуры, то теперь происходит их сближение и взаимодействие в формировании ценностей культуры, ориентированной на человека».

Контрольные вопросы

1. Что является предметом изучения концепций современного естествознания?

2. В чем заключается концептуальный подход в изучении современного естествознания?

3. Охарактеризуйте кратко историю развития знаний о природе.

4. В чем заключаются особенности отечественного образования?

5. Что означает устойчивое развитие с естественно-научной точки зрения?

6. Какова роль естествознания в формировании профессиональных знаний?

7. Приведите цифры, характеризующие техногенное влияние на живую природу.

8. Чем обусловливается необходимость пересмотра всей системы знаний о природе?

9. Какова роль фундаментальной базы образования и в чем она состоит?

10. Для чего нужны естественно-научные знания будущим специалистам гуманитарного и социально-экономического профиля?

11. Охарактеризуйте историю преобразований приложения знаний.

12. Какова роль естественно-научных знаний в решении проблем управления?

13. Почему естественно-научные знания принято считать базовым ресурсом экономики?

14. Чем отличаются фундаментальные проблемы естествознания от прикладных?

15. В чем заключается новая миссия науки?

16. Охарактеризуйте кратко проблемы отечественной науки и образования.

17. На чем основана вертикаль развития общества?

18. Каковы механизмы взаимодействия представителей власти с учеными?

19. Какова роль математики в развитии естествознания?

20. В чем заключается математическое описание явлений природы?

21. Каков основной смысл высказывания Канта о роли математики в естествознании?

22. Как характеризовал Пуанкаре гармонию природы в математическом представлении?

23. Какова сущность закономерности развития науки?

24. Приведите цифры, характеризующие развитие отечественной науки, начиная с 1913 г.

25. Может ли долго продолжаться экспоненциальное развитие науки?

26. Чем обусловливаются псевдонаучные тенденции в развитии науки?

27. Какие факторы способствуют развитию псевдонауки?

28. Какова взаимосвязь естествознания и нравственности?

29. Почему евгеника не получила дальнейшего развития?

30. Способствует ли естествознание формированию нравственных форм?

31. Какова роль рационального естественно-научного познания в формировании мировоззрения?

32. Назовите основные факторы, влияющие на мировоззрение.

33. В чем проявляется иррациональная составляющая мировоззрения?

34. Почему религию нельзя сводить только к иррациональному?

35. Каковы основные признаки науки, сформулированные Гегелем?

36. Назовите признаки, общие для научного и религиозного знаний.

37. Чем определяются взаимоотношения естествознания с религией в разные периоды времени?

38. Каковы объективные факторы, определяющие сближение науки и религии в последнее время?

2. ЕСТЕСТВЕННО-НАУЧНОЕ ПОЗНАНИЕ ОКРУЖАЮЩЕГО МИРА

И познаете истину, и истина сделает вас свободными.

Евангелие от Иоанна, гл. 8, ст. 3

2.1. Процесс естественно-научного познания

Правила научного познания. Одно из первых определений истины как объекта познания разумом неведомого мира предложил выдающийся французский философ, математик и физик Рене Декарт (1596– 1650): «Истина в собственном своем смысле означает соответствие мысли предмету, но в применении к вещам, находящимся в недосягаемости мысли, оно означает, что эти вещи могут служить объектами истинных мыслей – наших или Бога; однако мы не можем дать никакого логического определения, помогающего познать природу истины».

Действительно, познать природу истины не менее трудная задача, чем найти истину как великое сокровище. Какими же качествами должен обладать познающий истину? Ответ на этой непростой вопрос содержится в высказывании русского философа И.А. Ильина (1882–1954), профессора Московского университета. По его мнению, некоторым людям недостает «силы очевидности, этой великолепной способности что-то окончательно понять и признать истиной, этой творческой способности быть настолько захваченным истиной, что вся душа растворяется в ней». Для познания истины нужно многое: глубина восприятия, которая исключает скольжение мимо великого дела; дар собраться, сконцентрироваться, чтобы не расколоться на куски, столкнувшись с многообразным шумным миром; пророческая, интуитивная одаренность, как бы незамутненное духовное око, которое без помех верно воспринимает лучи света в мире; целостность внутренней сущности, что не позволяет вести вечную «гражданскую войну» между мышлением и чувствами, волей и страстью, фантазией и активностью.

Путь к очевидности, как полагал И.А. Ильин, лежит через сомнения. Если они истинные, глубокие, то это и есть не что иное, как «жажда очевидности», т. е. первозданной истины, которая наполняет человека светом осознанности бытия и высоким смыслом собственной устремленности. Тогда сам предмет светит нам, «свидетельствует» о самом себе, говорит безмолвным, но могучим языком и окончательно убеждает нас. Тогда мы переживаем полную ясность, «четкую достоверность» (Лейбниц), счастье встречи, после которой не будет разлуки.

Любой человек, какими бы интеллектуальными способностями не обладал, может познавать разумом лишь небольшую часть окружающего мира – наблюдаемый мир, называемый в космологии Метагалактикой и ограниченный космологическим горизонтом. Однако даже в Метагалактике нам известно лишь немногое в пределах естественнонаучного познания, наиболее доступного для сравнительно небольшой ее части – макромира – мира объектов и явлений, с которыми человек сталкивается в повседневной жизни и где можно измерять, взвешивать, т. е. ставить эксперименты и проводить опыты. К таким объектам относится и сам человек, и познать самого себя оказалось не менее легкой задачей, чем познать невидимые невооруженным глазом удаленные от нас на бесконечно большие расстояния непознанные объекты мегамира.

Способность глубоко воспринимать познаваемый объект, собранность и пророческая интуиция – все эти качества важны для познания естественно-научной истины. Среди них особую роль играет интуиция – способность постижения истины путем прямого ее усмотрения без обоснования с помощью доказательств. Интуиция зарождается в подсознании без предварительного логического рассуждения. «Нет ясного логического пути к научной истине, ее надо угадать некоторым интуитивным скачком мышления», – говорил Альберт Эйнштейн (1879–1955).

В основе естественно-научного познания окружающего мира лежит сложная творческая работа, включающая сознательную и подсознательную деятельность мозга. Особенности и специфика такой деятельности придают индивидуальный характер даже решению разными учеными одной и той же естественно-научной проблемы. «И хотя представители различных школ считают свой стиль единственно правильным, разные направления дополняют и стимулируют друг друга; истина не зависит от того, каким способом к ней приближаться», – сказал российский физик-теоретик А.Б. Мигдал (1911–1991).

Несмотря на индивидуальность и специфику решения разных и даже одних и тех же научных задач, можно назвать вполне определенные правила научного познания:

– ничего не принимать за истинное, что не представляется ясным и отчетливым;

– трудные вопросы делить на столько частей, сколько нужно для их разрешения;

– начинать исследование с самых простых и легко познаваемых объектов и восходить постепенно к познанию трудных и сложных;

– останавливаться на всех подробностях, на все обращать внимание, чтобы быть уверенным, что ничего не упущено.

Эти простые и понятные правила впервые сформулировал Рене Декарт. Они составляют сущность метода познания Декарта. Как писал сам ученый, именно этим четырем правилам он отдавал предпочтение среди множества правил логики – науки о способах доказательств и опровержений. Метод познания Декарта в одинаковой мере применим как для естественно-научного, так и гуманитарного познания.

Естественно-научные знания играют важную и определяющую роль в процессе познания окружающего мира. «Что касается материальных наук, то они кажутся мне прямой дорогой к любой научной истине… Сумма знаний берет значительную долю своей ценности от идей, полученных путем проведения аналогий с материальными науками…», – утверждал выдающийся английский физик Дж.К. Максвелл (1831– 1879).

Достоверность научных знаний. В процессе развития естествознания всегда возникал вопрос, в какой мере можно доверять научным результатам, т. е. вопрос о достоверности научных результатов и качестве работы ученого. Приходится констатировать, что научная продукция на своем пути к истине переполнена множеством ошибок. Вне зависимости от характера и природы происхождения ошибочные результаты не только сдерживают поступательный процесс познания, но и могут в ряде случаев привести к авариям, катастрофам и трагическим последствиям. Так, относительно недавно американский космический аппарат для исследования Марса потерпел аварию. Причина ее в том, что компьютерные программы для управления тормозными двигателями и для расчета траектории составлялись с учетом разных единиц измерения тяги.

Иногда результаты исследований оказываются ошибочными не в том объективном смысле, что некоторые утверждения и представления со временем дополняются, уточняются и уступают место новым и что все естественно-научные экспериментальные результаты сопровождаются вполне определенной абсолютной ошибкой, а в гораздо более простом смысле, когда ошибочные формулы, неверные доказательства, несоответствие фундаментальным законам естествознания приводят к неправильным результатам.

Для проверки качества научной продукции проводится ее контроль: экспертиза, рецензирование и оппонирование. Экспертиза – это исследование специалистом каких-либо вопросов, решение которых требует специальных знаний в области науки, техники и т. д. Рецензирование заключается в составлении отзыва на научную работу перед ее публикацией. Оценку научной ценности диссертационной работы или доклада называют оппонированием.

Вот некоторые цифры, характеризующие эффективность контроля предлагаемых патентуемых материалов. Например, в результате экспертизы 208 975 заявок на изобретения, поданных в Национальный совет изобретений США, выявлено, что всего лишь 8615 (около 4 %) из них не противоречило здравому смыслу, а реализовано только 106 (менее 0,05 %) заявок. Поистине, как у поэта: «…изводит единого слова ради тысячи тонн словесной руды».

До недавнего времени в отечественных академических и центральных отраслевых журналах после рецензирования была опубликована примерно одна из пяти представленных работ. Добросовестное оппонирование позволяет существенно сократить поток несостоятельных кандидатских и докторских диссертаций.

Вместе с тем следует признать, что и экспертиза, и рецензирование, и оппонирование далеки от совершенства. Можно привести не один пример, когда великие научные идеи отвергались как противоречащие общепринятым взглядам, – это и квантовая гипотеза Макса Планка (1858–1947), и постулаты Нильса Бора (1885–1962) и др. Обобщая свой опыт участия в научной дискуссии и оценивая мнения многих оппонентов, Макс Планк писал: «Великая научная идея редко внедряется путем постепенного убеждения и обращения своих противников, редко бывает, что Савл становится Павлом. В действительности дело происходит так, что оппоненты постепенно вымирают, а растущее поколение с самого начала осваивается с новой идеей…». В целесообразности и эффективности научной полемики в поиске истины сомневался и известный ученый, английский естествоиспытатель Чарлз Дарвин (1809– 1882). На склоне лет он писал: «Я очень рад, что избегал полемики, этим я обязан Лайелю [своему учителю]… Он убедительно советовал мне никогда не ввязываться в полемику, так как от нее не выходит никакого прока, а только тратится время и портится настроение». Однако дискуссию по существу познаваемого объекта нельзя полностью исключать как одно из средств постижения истины. Вспомним известное изречение: в споре рождается истина.

В науке, и в особенности в естествознании, есть внутренние механизмы самоочищения. Результаты исследований в областях, мало кому интересных, конечно, редко контролируются. Достоверность их не имеет особого значения: они все равно обречены на забвение. Результаты интересные, полезные, нужные и важные волей-неволей всегда проверяются, и многократно. Например, «Математические начала натуральной философии» Исаака Ньютона (1643–1727), выдающегося английского ученого, не были его первой книгой, в которой излагалась сущность законов механики. Первой была книга «Мотус», подвергшаяся жесткой критике его соотечественника Роберта Гука (1635–1703). В результате дополнений и исправлений с учетом его замечаний и появился вышеназванный фундаментальный труд.

Следует признать, что известные способы контроля научной продукции малоэффективны, и для науки они не столь уж важны, может быть, в сущности и не нужны. Они нужны в большей степени обществу, государству, чтобы не тратить деньги на бесполезную работу исследователей. Множество ошибок в научной продукции свидетельствует о том, что приближение к научной истине – сложный и трудоемкий процесс, требующий объединения усилий многих ченых в течение длительного времени. Около двадцати веков отделяют законы статики от правильно сформулированных законов динамики. Всего лишь на десятке страниц школьного учебника умещается то, что добывалось в течение двадцати веков. Действительно, истина гораздо дороже жемчуг.

Истина – предмет познания. Одна из главных целей естественнонаучного познания заключается в открытии истины. При таком утверждении можно предполагать, что истина существует вне зависимости от воли и цели познающего, и ее надо найти как некое сокровище. Великий философ древности Демокрит (р. ок. 470 или 460 до н. э.) еще в V в. до н. э. говорил: «Истина скрыта в глубине (лежит на дне морском)».

Что же означает открыть естественно-научную истину в современном представлении? При ответе на этот вопрос возможны два взаимно дополняющих подхода: эмпирический и теоретический. Эмпирический подход заключается в установлении фактов посредством эксперимента или опыта с последующим их теоретическим обобщением, включающим количественное описание причинно-следственной связи полученных результатов эксперимента или опыта. При теоретическом подходе сначала устанавливается и количественно описывается причинно-следственная связь явлений либо свойств объектов природы, а затем полученные теоретические выводы подтверждаются экспериментом или опытом. Оба подхода часто переплетаются и завершаются оценкой истинности полученных результатов – определением относительности естественно-научной истины.

Важнейшая задача естественно-научного познания заключается в объяснении явлений, процессов и свойств объектов природы. Для объяснения, например, свойства познаваемого объекта необходимо, во-первых, понять, что является определяющим в нем, во-вторых, выяснить причину, обусловливающую это свойство, и, в-третьих, определить его следствие. Что обычно подразумевает человек, утверждая: «Я понимаю свойство того или иного объекта»? Как правило, это означает, что он знает, чем обусловлено это свойство, в чем его сущность и к чему оно приведет, т. е. он может объяснить связь между причиной, сущностью познаваемого объекта и следствием. Количественное описание причинно-следственной связи служит основой научной теории. Такое описание в естественно-научном познании базируется, как правило, на математическом аппарате с применением специальной терминологии, системы научных понятий, имеющих однозначный смысл и связанных между собой правилами логики. При этом учитываются известные законы, принципы, определения и проводится строгое логическое доказательство, приводящее к конкретным выводам.

Если при количественном описании используются не эмпирические факты, характеризующие явления либо свойства объектов природы, а аксиомы – недоказуемые положения, – то полученные (посредством доказательств в соответствии с правилами логики) результаты составляют сущность математической истины.

Для установления естественно-научной истины количественного описания причинно-следственной связи (с полученными теоретическими утверждениями и выводами) недостаточно – необходимо подтвердить их экспериментом или опытом, т. е. связать с «действительным ходом вещей». Если эксперимент или опыт подтверждает теоретические результаты, то количественное описание причинно-следственной связи переходит из разряда гипотезы в научную теорию, а теоретические утверждения, подтвержденные экспериментом или опытом, представляют собой естественно-научную истину.

При эмпирическом познании результаты эксперимента или опыта вместе с их теоретическим обоснованием также составляют естественно-научную истину.

Теоретическое описание с выводами, не подтвержденными экспериментом или опытом, носит гипотетический характер. Только при доказательстве экспериментом или опытом из теоретического описания рождается истинная естественно-научная теория. К сожалению, в настоящее время многие научные журналы, особенно отечественные, переполнены статьями с так называемыми теоретическими исследованиями, результаты которых редко когда находят экспериментальное или опытное подтверждение. Авторы таких статей относят свои теоретические упражнения к научной теории, к фундаментальной науке, хотя по своей сути они представляют собой описание гипотез с применением чаще всего сложного математического аппарата с запутанной схемой доказательств, и их вряд ли можно считать серьезными фундаментальными исследованиями. Практическая значимость и полезность подобных исследований весьма сомнительны.

По мнению французского философа П. Гольбаха (1723–1789), «некоторые исследователи предпочитают бредни своего воображения и свои вздорные гипотезы настоящим экспериментам, которые только одни могут вырвать у природы ее тайны; …они привыкли считать эти гипотезы священными, общепризнанными истинами, в которых им не дозволено усомниться ни на мгновение; лишь только мы покидаем опыт, как ниспровергаемся в пустоту, где нас сбивает с пути наше воображение; …будем остерегаться разгула воображения, возьмем в руководители опыт, обратимся к природе, постараемся почерпнуть в ней самой правильные понятия о заключающихся в ней предметах».

В современной научной сфере подобный разгул воображений в сочетании с математическими изысками становится серьезным препятствием в развитии естественно-научного познания, основу которого составляют эксперимент и опыт.

Такой разгул достиг немыслимых масштабов. Рождаются всевозможные теории ради теорий. Растет рейтинг так называемых теоретических исследований, подтвержденный индексом цитирования, который поднимает скороспелые работы без каких-либо экспериментальных обоснований до небывалых высот. В умах некоторых исследователей, обладающих немыслимой фантазией, рождаются идеи о существовании неких загадочных частиц, для обнаружения которых строятся ускорители – сооружения гигантских масштабов.

Экспериментальный поиск гипотетических частиц носит глобальный характер и требует громадных затрат финансовых, интеллектуальных и природных ресурсов, которые на нашей планете весьма и весьма ограничены. Возникает вопрос, стоит ли тратить такие гигантские средства ради того, чтобы пересмотреть современные гипотезы мироздания либо узнать, как устроен мир даже в фантастически малых масштабах? Стоит ли игра свеч?

В последнее время многие научные журналы, особенно отечественные, переполнены теоретическими статьями, результаты которых редко когда подтверждаются экспериментом или опытом. Авторы таких статей относят свои «изыскания» к теории, к фундаментальной науке, хотя по сути они представляют собой описание гипотез с применением чаще всего сложного математического аппарата с запутанной системой доказательств, ничего общего не имеющих с истинными фундаментальными исследованиями. Практическая значимость и полезность подобных изысканий весьма сомнительны.

Так называемые «теоретические» истины рождаются фантазией человека, которая всегда опережала его объективные реальные возможности познать мир и приблизиться к естественно-научной истине. Фантазиям нет предела. Так, не успев разобраться с элементарными частицами – кирпичиками мироздания, возникла другая не менее фантастичная гипотеза о существовании якобы нового вида материи – темной материи, из которой в основном состоит Вселенная, и предлагаются способы ее экспериментального поиска. Телевидение возвело эту гипотезу в ранг величайшего открытия. Создается ошибочное представление о том, что, сделав решительный шаг, можно обнаружить таинственную материю.

Подобные гипотезы и попытки их экспериментально подтвердить (и только таким единственным способом превратить их в естественнонаучную истину) отвлекают огромную армию наиболее способных исследователей, приводят к истощению природных ресурсов и сдерживают поступательное развитие естественно-научного познания, которому всегда препятствовала не ее непостижимость, а заблуждения. Это касается исследований объектов как неживой, так и живой природы, включая постижение тайн жизни и истоков ее происхождения.

Подчеркивая важную роль эксперимента, великий российский ученый-энциклопедист М.В. Ломоносов утверждал: «Один опыт дороже тысячи мнений, рожденных воображением». «Знания, не рожденные опытом, матерью всякой достоверности, бесплодны и полны ошибок», – сказал гениальный Леонардо да Винчи (1452–1519).

Проведение эксперимента или опыта – это важнейший этап естественно-научного познания. Эксперименты и опыты чаще всего включают измерения. Подчеркивая важную роль измерений, выдающийся российский ученый Д.И. Менделеев (1834–1907) писал: «Наука началась тогда, когда люди научились мерить; точная наука немыслима без меры». Однако измерений абсолютно точных не бывает, как бы тщательно ни проводился эксперимент или опыт. Неточность результатов эксперимента или опыта и, следовательно, относительность естественно-научной истины обусловливаются двумя факторами: объективным и субъективным.

Один из объективных факторов – динамизм познаваемого мира. Вспомним слова древнегреческого философа Гераклита (ок. 544–483 до н. э.): «Все течет, все изменяется; в одну и ту же реку нельзя войти дважды». Действительно, свойства материальных объектов природы с течением времени изменяются. Хотя такие изменения за время проведения эксперимента или опыта, как правило, незначительны, все равно они не позволяют получить абсолютно точных результатов.

Другой объективный фактор неточности результатов эксперимента и опыта связан с несовершенством технических средств измерений. Чем выше чувствительность и разрешающая способность приборной техники, тем ближе результаты экспериментальных измерений к абсолютной естественно-научной истине.

Можно назвать еще один важный объективный фактор относительности естественно-научной истины: ни одно явление природы, ни одно свойство объектов природы, ни одно эмпирическое обобщение нельзя выразить абсолютно точно даже в общепринятых понятиях и терминах. «Мысль изреченная есть ложь» – это глубокое философское обобщение, выраженное Ф.И. Тютчевым (1803–1873) в замечательном стихотворении Silentium (Молчание), сознательно представляется или неосознанно чувствуется не только естествоиспытателем, но и всяким ученым, стремящимся познать истину. Ясное представление сущности познаваемого объекта, четкие определения и понятия позволяют приблизиться к истине, и в этом отношении среди множества научных отраслей физика занимает лидирующее положение. «Основная философская ценность физики в том, что она дает мозгу нечто определенное, на что можно положиться. Если вы окажетесь где-то не правы, природа сразу же скажет вам об этом. Каждый шаг этого познания истины оставляет более или менее представительный след в памяти, а полученные материалы более чем где-либо в другом месте пригодны для ответа на важный вопрос: откуда приходит знание? Я обнаружил, что все ученые, продвинувшие своими трудами науку (Гершель, Фарадей, Ньютон, Юнг), хотя и очень сильно отличались друг от друга по складу своего ума, имели четкость в определениях и были полностью свободны от тирании слов, когда имели дело с вопросами Порядка, Законов и т. п. Этого никогда не смогут достигнуть литераторы и люди, занимающиеся только рассуждениями», – утверждал Дж. К. Максвелл.

Эксперимент и опыт проводит человек, органы чувств и интеллектуальные способности которого далеки от совершенства. Errare humanum est – ошибаться свойственно человеку (известное латинское выражение). Это и есть субъективный фактор неточности естественнонаучных результатов. Например, человек посредством зрения способен воспринимать значительную часть информации об окружающем мире в чрезвычайно узком интервале электромагнитных волн – только в области видимого спектра. Это означает, что возможности органов зрения воспринимать информацию в довольно широком диапазоне электромагнитных волн ограничены. Конечно, человек может воспринимать информацию и в радио-, и в рентгеновском, и в других диапазонах электромагнитных волн. Однако при этом используются технические средства, которые, как и любая измерительная техника, не позволяют получить абсолютно точных результатов.

Таким образом, субъективный и объективный факторы определяют относительность естественно-научной истины. Можно говорить, кроме того, об относительной истине как отражающей объект познания не полностью, а в объективно обусловленных пределах. В то же время естественно-научная истина хотя и относительна, но содержит элементы абсолютного знания. Абсолютная истина полностью исчерпывает объект познания.

Математическая истина также относительна: в математике кажущаяся абсолютность логически выведенных истин ограничивается рамками начальных условий, исходных аксиом и применяемых понятий.

Естественно-научная истина всегда объективна по содержанию, но субъективна по форме как результат человеческого мышления.

Основные положения естественно-научного познания. Сформулируем три основных положения естественно-научного познания:

– в основе естественно-научного познания лежит причинно-следственная связь;

– критерий естественно-научной истины – эксперимент, опыт;

– любая естественно-научная истина относи-тельна.

Этим положениям соответствуют три этапа естественно-научного познания. На первом этапе устанавливается и количественно описывается причинно-следственная связь согласно принципу причинности. Первое и достаточно полное определение причинности содержится в высказывании Демокрита: «Ни одна вещь не возникает беспричинно, но все возникает на каком-нибудь основании и в силу необходимости».

В современном понимании причинность означает связь между отдельными состояниями видов и форм материи в процессе ее движения и развития. Возникновение любых материальных объектов и систем, а также изменение их свойств во времени имеют свои основания в предшествующих состояниях материи в процессе ее движения и развития; эти основания называются причинами, а вызываемые ими изменения – следствиями. Процесс естественно-научного познания представляет собой длинную цепь причинно-следственных связей, составляющих, кроме того, основу любых других видов деятельности человека.

Второй этап естественно-научного познания заключается в проведении эксперимента и опыта. Естественно-научная истина – это объективное содержание результатов эксперимента и опыта. Для всех естествоиспытателей эксперимент и опыт – высшая инстанция: их приговор не подлежит пересмотру.

Все естественно-научные знания: экспериментальные результаты, понятия, идеи и даже законы – ограничены и относительны. Определение их границ соответствия истинным знаниям и их относительности – это третий этап естественно-научного познания. Например, граница соответствия, называемая иногда интервалом адекватности, для классической механики означает, что ее законы описывают движение макроскопических тел, скорости которых малы по сравнению со скоростью света в вакууме. Определение относительности экспериментальных результатов заключается в установлении интервала неточности, который сужается по мере совершенствования методов и технических средств эксперимента.

Естественно-научное познание – это последовательное приближение к абсолютной естественно-научной истине. Оно освобождает человека от необдуманных, поспешных действий и поднимает его на новый виток развития цивилизации.

Познающий истину подобен человеку, восходящему к вершине крутой горы. Перед ним всегда два пути: либо, преодолевая трудности, постепенно, шаг за шагом приближаться к небу – тогда перед ним открываются все новые и новые горизонты, – либо спуститься на грешную землю.

2.2. Формы естественно-научного познания

Единство эмпирического и теоретического познания. Каждый акт познавательного процесса включает в себя в той или иной степени как наглядно-чувственные, эмпирические, так и абстрактные, теоретические элементы. Каждый акт живого созерцания пронизан мыслью, опосредован понятиями, категориями. Воспринимая какой-либо объект, мы сразу же относим его к определенной категории вещей, процессов.

Исторически путь естественно-научного познания окружающего мира начинался с живого созерцания – чувственного восприятия фактов на основе практики. От живого созерцания человек переходит к абстрактному мышлению, а от него – снова к практике, в которой он реализует свои мысли, выверяет их истинность. Современный естествоиспытатель, мышление которого аккумулировало в определенной степени человеческий опыт и выработанные человечеством категории и законы, не приступает к исследованию с живого созерцания. Любое естественно-научное исследование нуждается с самого начала в руководящих идеях. Они служат своего рода направляющей силой, без них естествоиспытатель обрекает себя на блуждание в потемках, не может поставить правильно ни одного эксперимента. Вместе с тем теоретическая мысль, даже безупречная по своей логической строгости, не может сама по себе вскрыть закономерности материального мира. Для своего эффективного движения она должна постоянно получать стимулы, толчки, факты из окружающей действительности через наблюдения, эксперименты, т. е. посредством эмпирического познания.

Эмпирическое и теоретическое познание – это единый процесс, характерный для любого естественно-научного исследования на любой его стадии.

Чувственные формы познания. Познание действительности осуществляется в разных формах, из которых первой и простейшей является ощущение.

Результат ощущения – простейшие чувственные отражения отдельных свойств предметов.

Например, в апельсине мы видим оранжевую окраску, определенную твердость, специфический запах и т. п. Ощущения возникают под влиянием процессов, исходящих из внешней по отношению к человеку среды и действующих на наши органы чувств. Внешними раздражителями являются звуковые и световые волны, механическое давление, химическое воздействие и т. д.

Любой предмет обладает множеством самых разнообразных свойств. Все эти свойства объединены в одном предмете. И мы воспринимаем и осмысливаем их не порознь, а как единое целое. Следовательно, объективной основой восприятия образа как целостного является единство и вместе с тем множественность различных сторон и свойств в предметах.

Целостный образ, отражающий непосредственно воздействующие на органы чувств предметы, их свойства и отношения, называется восприятием.

Восприятие у человека включает в себя осознание, осмысление предметов, их свойств и отношений, основанное на вовлечении каждый раз вновь получаемого впечатления в систему уже имеющихся знаний.

Жизнь, необходимость ориентировки организма в мире макроскопических целостных вещей и процессов организовала наши органы чувств так, что мы воспринимаем вещи как бы суммарно. Ограниченность, например, зрительного или осязательного восприятия является практически целесообразной. Неспособность руки воспринимать микроструктуру, а глаза – видеть мельчайшие детали дает возможность лучше отражать макроструктуру. Если бы было иначе, то все сливалось бы в сплошное марево движущихся частиц, молекул, и мы не увидели бы вещей и их границ. Можно представить, что было бы, если бы мы на все смотрели через мощный микроскоп.

Процессы ощущения и восприятия оставляют после себя «следы» в мозгу, суть которых состоит в способности воспроизводить образы предметов, которые в данный момент не воздействуют на человека.

Способность мозга запечатлевать, сохранять воздействие или сигналы внешней среды и в нужный момент воспроизводить их называется памятью.

Память играет очень важную познавательную роль в жизни человека. Если бы образы, возникнув в мозгу в момент воздействия на него предмета, исчезали сразу же после прекращения этого воздействия, то человек каждый раз воспринимал бы предметы как совершенно незнакомые. Он не узнавал бы их, а стало быть, и не осознавал. Чтобы осознать что-то, необходима умственная работа сравнения настоящего состояния с предшествующим. Психические явления, сменяющие друг друга и не связанные с предшествующими явлениями, прежде чем закрепиться в памяти, не могут остаться фактом сознания. В результате восприятия внешних воздействий и сохранения их во времени памятью возникают представления.

Представления – это образы тех объектов, которые когда-то воздействовали на органы чувств человека и при отсутствии объектов восстанавливаются по сохранившимся в мозгу следам.

Ощущения и восприятия – начало возникновения сознательного отражения. Память закрепляет и сохраняет полученную информацию. Представление – психическое явление, в котором сознание впервые отрывается от своего непосредственного источника и начинает существовать как субъективное явление. В нем уже теряется непосредственная чувственная данность объекта сознания. Представление – промежуточная ступень при переходе от ощущения к мысли. В народе говорят: «Око видит далеко, а мысль – еще дальше».

Научный факт. Необходимое условие естественно-научного исследования состоит в установлении фактов. Эмпирическое познание поставляет науке факты, фиксируя при этом устойчивые связи, закономерности окружающего нас мира. Констатируя тот или иной факт, мы фиксируем существование определенного объекта. При этом, правда, остается обычно еще неизвестным, что он представляет по существу. Простая констатация факта держит наше познание на уровне бытия.

Вопрос о том, существует ли реально тот или иной объект, – исключительно важный вопрос научного познания. На вопрос о бытии чего-либо естествоиспытатель обычно отвечает или «да», или «может быть», или «весьма вероятно». Констатация бытия объекта – первая, очень низкая ступень познания. Факты приобретают силу научного основания для построения той или иной теории в том случае, если они не только достоверно устанавливаются, разумно отбираются, но и рассматриваются в их научной связи. Однако постижение действительности невозможно без построения теорий. Даже эмпирическое исследование действительности не может начаться без определенной теоретической направленности. Вот что писал по этому поводу И.П. Павлов (1849– 1936): <…> «во всякий момент требуется известное общее представление о предмете, для того чтобы было на что цеплять факты, для того чтобы было с чем двигаться вперед, для того чтобы было что предполагать для будущих изысканий. Такое предположение является необходимостью в научном деле».

Без теоретического осмысления невозможно целостное восприятие действительности, в рамках которого многообразные факты укладывались бы в некоторую единую систему. Сведение задач науки к сбору фактического материала, по мнению А. Пуанкаре, означало бы полное непонимание истинного характера науки. «Ученый должен организовать факты, – писал он, – наука слагается из фактов, как дом из кирпичей. И одно голое накопление фактов не составляет еще науки, точно так же, как куча камней не составляет дома».

Сущность естественно-научного познания окружающего мира заключается не только в описании и объяснении многообразных фактов и закономерностей, выявленных в процессе эмпирических исследований исходя из установленных законов и принципов, а выражается также и в стремлении естествоиспытателей раскрыть гармонию мироздания.

Наблюдение и эксперимент. Важнейшими методами естественнонаучного исследования являются наблюдение и эксперимент.

Наблюдение – преднамеренное, планомерное восприятие, осуществляемое с целью выявить существенные свойства объекта познания.

Наблюдение относится к активной форме деятельности, направленной на определенные объекты и предполагающей формулировку целей и задач. Наблюдение требует специальной подготовки – предварительного ознакомления с материалами, относящимися к объекту будущего наблюдения: с рисунками, фотографиями, описанием предметов и т. п. Важное место в подготовке наблюдения должно занимать уяснение задач наблюдения, требований, которым оно должно удовлетворять, предварительная разработка плана и способов наблюдения.

Эксперимент – метод, или прием исследования, с помощью которого объект или воспроизводится искусственно, или ставится в заранее определенные условия.

Метод изменения условий, в которых находится исследуемый объект, – это основной метод эксперимента. Изменение условий позволяет вскрыть причинную зависимость между заданными условиями и характеристиками исследуемого объекта и одновременно обнаружить те новые свойства объекта, которые не проявляются непосредственно в обычных условиях, проследить характер изменения наблюдаемых свойств в связи с изменением условий. С изменением условий изменяются определенные свойства объекта, а другие свойства при этом не претерпевают существенных изменений, от них мы можем отвлечься. Эксперимент, таким образом, не сводится к простому наблюдению – он активно вмешивается в реальность, изменяет условия протекания процесса.

Технические средства эксперимента. Естественно-научное экспериментальное исследование немыслимо без создания разнообразных технических средств, включающих многочисленные приборы, инструменты и экспериментальные установки. Без экспериментальной техники невозможно было бы развитие естествознания. Прогресс естественнонаучного познания существенно зависит от развития используемых наукой технических средств. Благодаря микроскопу, телескопу, рентгеновским аппаратам, радио, телевизору, сейсмографу и т. п. человек значительно расширил свои возможности восприятия.

Первые закономерности в природе были установлены, как известно, в движении небесных тел и были основаны на наблюдениях, осуществляемых невооруженным глазом. Галилей в своих классических опытах с движением тела по наклонной плоскости измерял время по количеству воды, вытекающей через тонкую трубку из большого резервуара, – тогда еще не было часов в нашем представлении. Однако давно прошло время, когда естественно-научные исследования могли осуществляться при помощи подручных средств. Галилей прославился в науке не только своими оригинальными исследованиями механических явлений, но и изобретением подзорной трубы. Сегодня астрономия немыслима без разнообразных телескопов, в том числе и радиотелескопов, позволяющих человеку заглянуть в такие дали мироздания, откуда свет доходит до нас в течение сотен миллионов световых лет.

Огромную роль в развитии биологии сыграл микроскоп, открывший человеку многие тайны живого мира. Сегодняшние технические средства дают возможность осуществить эксперимент на молекулярном, атомном и ядерном уровнях. Техника современного эксперимента состоит не только из высокочувствительных приборов, но и из специальных сложных экспериментальных установок. Например, для проникновения в глубь атомного ядра строятся громадные экспериментальные сооружения – синхрофазотроны.

Наукой сегодня активно используются для проведения экспериментов космические корабли, подводные лодки, различного рода научные станции, специальные заповедники. Успехи естествознания тесно связаны с усовершенствованием методов и средств измерения, с усовершенствованием приборов и установок, которые позволяют со всей возрастающей гибкостью и утонченностью изменять условия наблюдения и эксперимента. За последние десятилетия создана мощная вычислительная техника, которая не только составляет неотъемлемую часть современного экспериментального оборудования, но и включена теснейшим образом в сам процесс мышления.

Мышление. Мышление – высшая ступень познания. Хотя его источник – ощущения и восприятие, но оно выходит за их границы и позволяет формировать знания о таких объектах, свойствах и явлениях, которые недоступны органам чувств. Мышление освобождает людей от необходимости быть непосредственно связанным с изучаемым объектом. Оно дает возможность мысленно оперировать с объектом, ставя его в различные соотношения с другими объектами, сопоставлять вновь приобретаемое знание об объекте с ранее приобретенными. Тем самым открывается путь для относительно самостоятельной теоретической деятельности, лишь косвенно связанной с эмпирическим познанием.

Мышление – целенаправленное, опосредованное и обобщенное отражение в мозгу человека существенных свойств, причинных отношений и закономерных связей вещей.

Основными формами мышления являются понятия, суждения и умозаключения.

Понятие – это мысль, в которой отражаются общие и существенные свойства объектов и явлений.

Понятия не только отражают общее, но и группируют, классифицируют объекты в соответствии с их различиями. Понятие «дерево» отражает не только общее, то, что свойственно всем деревьям, но и отличие любого дерева от всего другого.

В отличие от ощущений, восприятия и представлений понятия лишены наглядности или чувственности. Содержание понятия зачастую невозможно представить в виде наглядного образа. Человек может представить, например, доброго человека, но он не сможет представить в виде чувственного образа такие понятия, как добро, зло, красота, закон, скорость света, мысль и т. п. Ho все это он может понять.

Понятия возникают и существуют в определенной связи, в виде суждений. Мыслить – значит судить о чем-либо, выявлять определенные связи и отношения между различными сторонами объекта или между объектами.

Суждение – форма мысли, в которой посредством связи понятий утверждается (или отрицается) что-либо о чем-либо.

Например, мысль, выраженная предложением «ядро – составная часть атома», есть суждение, в котором о ядре высказывается мысль, что оно входит в состав атома.

По отношению к действительности суждения оцениваются как истинные или ложные. Например, суждение «Ока – приток Енисея» ложно, так как на самом деле Ока не является притоком Енисея, а суждение «Ока – приток Волги» истинно. Истинность и ложность мыслей проверяются практикой.

К тому или иному суждению человек может прийти путем непосредственного наблюдения какого-либо факта или опосредованным путем – с помощью умозаключения.

Умозаключение – форма рассуждения, в ходе которого из одного или нескольких суждений, называемых предпосылками или посылками, выводится новое суждение (заключение или следствие), логически непосредственно вытекающее из посылок.

Пример: «Если данное тело подвергнуть трению, то оно нагревается; тело подвергли трению, значит, оно нагрелось».

На примере из истории естествознания разъясним, что такое теоретическое мышление человека. Французский микробиолог Л. Пастер (1822–1895), изучая сибирскую язву, долгое время не мог ответить на вопросы: каким образом домашние животные заражаются этой болезнью на пастбищах? Откуда на поверхности земли появляются бациллы сибирской язвы? Было известно, что люди зарывали трупы павших животных (из-за опасения заразить других животных) глубоко в землю. Проходя однажды по сжатому полю, ученый заметил, что один участок земли окрашен светлее, чем остальные. Спутник объяснил ему, что именно на этом участке некогда была зарыта павшая от сибирской язвы овца. Внимание Пастера привлек факт, что на этом участке имелось множество ходов дождевых червей и выделенных ими землистых экскрементов. У него возникла мысль, что дождевые черви, выползая из глубины земли и вынося с собой споры сибирской язвы, являются переносчиками этой болезни. Так он косвенным путем, путем мысленного сопоставления своих впечатлений проник в то, что было скрыто от восприятия. Дальнейшие опыты подтвердили правильность его умозаключения.

Приведенный эпизод – типичный пример теоретического мышления. Ученый непосредственно не воспринимал причины заражения домашних животных сибирской язвой. Он узнал об этой причине косвенным путем, через посредство других фактов, т. е. опосредованно. Первый существенный признак мышления и заключается в том, что оно есть процесс опосредованного познания объектов. На основании видимого, слышимого и осязаемого люди проникают в невидимое, неслышимое и неосязаемое. Именно на таком опосредованном познании основана вся наука.

Объективной основой опосредованного процесса познания выступает наличие опосредованных связей, причинно-следственных отношений, существующих в самой действительности и дающих возможность на основании восприятия следствия сделать вывод о причине, вызвавшей данное следствие, а на основании знания причины предвидеть следствие. Опосредованный характер мышления заключается еще и в том, что человек познает действительность не только в результате своего личного опыта, но и косвенным путем, овладевая исторически накопленным опытом и знаниями всего человечества, которые зафиксированы, например, в памятниках письменности.

Одна из важных задач естественно-научного познания – обобщение всего известного об окружающем мире. Эксперимент и наблюдение дают огромное многообразие данных, порой не согласованных между собой и даже противоречивых. Главная задача теоретического мышления – привнести полученные данные в стройную систему и создать из них научную картину мира, лишенную логического противоречия.

Исследуя, например, оптические свойства кристаллов винной кислоты, Пастер заметил, что плесневый грибок разрушает некоторые ее кристаллы. Эти наблюдения привели его к смелому обобщению, что и другие изменения веществ, наблюдаемые в природе и известные к тому времени как различные брожения, также вызываются живыми микроорганизмами. Ученый ставит ряд остроумных опытов, которые неопровержимо доказывают, что все виды брожения вызываются микробами.

Важной формой теоретического мышления является гипотеза – предположение, исходящее из ряда фактов и допускающее существование объекта, его свойств, определенных отношений.

Гипотеза – это вид умозаключения, пытающегося проникнуть в сущность еще недостаточно изученной области действительности.

Гипотеза требует проверки и доказательства, после чего она приобретает характер теории.

Теория – система обобщенного знания, объяснения тех или иных сторон окружающего мира.

Например, утверждение об атомном строении материи было долгое время гипотезой. Подтвержденная опытом, эта гипотеза превратилась в достоверное знание – теорию атомного строения материи.

Описание, объяснение и предвидение. Эмпирическое познание основано на фактах и их описании. При теоретическом анализе эмпирического материала логической обработке подвергается вся совокупность эмпирических данных, полученных различными путями и зафиксированных в различных источниках информации. В процессе теоретического мышления познание идет от фактов и их описания к интерпретации и их объяснению. Первым и необходимым условием объяснения фактов является их понимание, т. е. осмысление фактов в системе понятий данной науки. Понять явление – значит выяснить те особенности, благодаря которым оно играет определенную роль в составе целого, раскрыть способ его возникновения.

Эмпирическое познание констатирует, как происходит событие. Теоретическое познание отвечает на вопрос, почему оно проистекает именно таким образом. Эмпирическое познание ограничивается описанием, фиксацией результатов наблюдения и эксперимента с помощью соответствующих средств записи информации, таблиц, схем, графиков, количественных показателей и т. п. Описание фиксирует и организует факты, дает их качественную и количественную характеристику, вводит факты в систему выработанных в данной науке понятий, категорий, подготавливает фактический материал для объяснения.

Теоретическое познание – это прежде всего объяснение причины явлений. Это предполагает выяснение внутренних противоречий вещей, предсказание вероятного и необходимого наступления событий и тенденций их развития. Например, предсказание Д. Максвеллом электромагнитных волн, Д.И. Менделеевым (1834–1907) – новых химических элементов. Из релятивистской теории движения электрона, предложенной П. Дираком (1902–1984), вытекало предвидение существования нового объекта – позитрона. Конечно, речь идет не о единичном объекте, а о множестве одноименных объектов с вполне определенными свойствами. Тот или иной закон может быть предсказан на основании существующей теории. Однако есть и другой, в определенном смысле противоположный путь предвидения закона – вывод его из эмпирических данных. Так рождается эмпирический закон. Предсказанный закон подтверждается эмпирически, а эмпирический закон, как правило, обосновывается теоретически.

Существуют интуитивные предвидения, основания для которых не представляются явно. Такие предвидения характерны для исследователей – крупных специалистов в своей области, и для них существенную роль играет подсознательная деятельность мозга.

2.3. Методы и приемы естественно-научных исследований

Понятия методологии и метода. В современном понимании методология – учение о структуре, логической организации, методах и средствах деятельности. В частности, методология естествознания – это учение о принципах построения, формах и способах естественно-научного познания.

Метод – это совокупность приемов, или операций, практической или теоретической деятельности.

Метод неразрывно связан с теорией: любая система объективного знания может стать методом. Неразрывная связь метода и теории выражается в методологической роли естественно-научных законов. Так, законы сохранения в естествознании составляют методологический принцип, требующий обязательного их учета при соответствующих теоретических операциях; рефлекторная теория высшей нервной деятельности служит одним из методов исследования поведения животных и человека. Характеризуя роль правильного метода в научном познании, Ф. Бэкон (1561–1626) сравнивал его со светильником, освещающим путнику дорогу в темноте. Нельзя рассчитывать на успех в изучении какого-либо вопроса, идя ложным путем. Метод сам по себе не предопределяет полностью успеха в естественно-научном исследовании действительности: важен не только хороший метод, но и мастерство его применения.

Различные методы отраслей естествознания (физики, химии, биологии и т. п.) являются частными по отношению к общему диалектическому методу познания. Каждая отрасль естествознания, имея свой предмет изучения и свои теоретические принципы, применяет свои специальные методы, вытекающие из того или иного понимания сущности ее объекта. Применяемые специальные методы, например, в археологии или географии обычно не выходят за пределы этих наук.

В то же время физические и химические методы применяются не только в физике и химии, но и в астрономии, биологии, археологии. Применение метода какой-либо отрасли науки в других ее отраслях возможно потому, что их объекты подчиняются законам этой науки. Например, физические и химические методы применяются в биологии на том основании, что объекты биологического исследования включают в себя в том или ином виде физические и химические формы движения материи.

Сравнение, анализ и синтез. Еще древние мыслители утверждали: сравнение – мать познания. Народ метко выразил это в пословице: «He узнав горя, не узнаешь и радости». Нельзя узнать, что такое хорошо, не зная плохого, нельзя понять малого без большого и т. п. Все познается в сравнении.

Чтобы узнать, что представляет собой тот или иной предмет, необходимо прежде всего выяснить, в чем он сходен с другими предметами и чем отличается от них. Например, для определения массы кого-либо тела необходимо сравнить ее с массой другого тела, принятого за эталон, т. е. за образец меры. Такой процесс сравнения осуществляется путем взвешивания на весах.

Сравнение есть установление сходства и различия объектов.

Сравнение лежит в основе многих естественно-научных измерений, составляющих неотъемлемую часть любых экспериментов. Сравнивая объекты между собой, человек получает возможность правильно познавать их и тем самым правильно ориентироваться в окружающем мире, целенаправленно воздействовать на него. Будучи необходимым приемом познания, сравнение играет важную роль в практической деятельности человека и в естественно-научном исследовании, когда сравниваются действительно однородные и близкие по своей сущности объекты. Нет смысла сравнивать, как говорят, фунты с аршинами. Сравнение является весьма важным общим приемом познания в различных отраслях естествознания.

Процесс естественно-научного познания совершается так, что мы сначала наблюдаем общую картину изучаемого объекта, при которой, частности, остаются в тени. При таком наблюдении нельзя познать внутреннюю структуру объекта. Для ее изучения мы должны расчленить изучаемые объекты.

Анализ представляет собой мысленное или реальное разложение объекта на составляющие его части.

Будучи необходимым приемом познания, анализ в то же время является одним из элементов процесса познания.

Невозможно познать сущность объекта, только разлагая его на элементы, из которых он состоит: химик, по словам Гегеля, помещает мясо в свою реторту, подвергает его разнообразным операциям и затем говорит: я нашел, что оно состоит из кислорода, углерода, водорода и т. д. Ho эти вещи уже не суть мясо. В каждой отрасли естествознания есть как бы свой предел членения объекта, за которым наблюдается иной мир свойств и закономерностей.

Когда путем анализа частности достаточно изучены, наступает следующая стадия познания: синтез – объединение в единое целое расчлененных анализом элементов.

Анализ фиксирует в основном то специфическое, что отличает части друг от друга. Синтез вскрывает то общее, что связывает части в единое целое.

Человек разлагает объект на составные части для того, чтобы сначала обнаружить сами части, узнать, из чего состоит целое, а затем рассмотреть его как состоящее из частей, но уже обследованных каждая в отдельности. Анализ и синтез находятся в диалектическом единстве между собой: в каждом своем движении наше мышление столь же аналитично, сколь и синтетично.

Анализ и синтез берут свое начало в практической деятельности человека, в его труде. Человек научился мысленно анализировать и синтезировать лишь на основе практического расчленения, разрубания, размалывания, соединения, составления предметов при изготовлении орудий труда, одежды, жилища и т. п. Лишь постепенно осмысливая то, что происходит с объектом при выполнении практических действий с ним, человек учился мысленно анализировать и синтезировать. Анализ и синтез – основные приемы мышления: процессы разъединения и соединения, разрушения и созидания составляют основу всех процессов материального мира. В мире происходят непрекращающиеся процессы разложения и соединения: тела отталкиваются и притягиваются; химические элементы вступают в связь и разъединяются; в живом организме непрерывно осуществляются процессы ассимиляции и диссимиляции.

Абстрагирование, идеализация и обобщение. Каждый изучаемый объект характеризуется множеством свойств и связан множеством нитей с другими объектами. В процессе естественно-научного познания возникает необходимость сконцентрировать внимание на одной какой-либо стороне или свойстве изучаемого объекта и отвлечься от ряда других его качеств или свойств.

Абстрагирование – мысленное выделение какого-либо предмета в отвлечении от его связей с другими предметами, какого-либо свойства предмета в отвлечении от других его свойств, какого-либо отношения предметов в отвлечении от самих предметов.

Первоначально абстрагирование выражалось в выделении руками, взором, орудиями труда одних предметов и отвлечении от других. Об этом свидетельствует и происхождение самого слова «абстрактный» – от лат. abstractio – удаление, отвлечение. Да и русское слово «отвлеченный» происходит от глагола «влачить».

Абстрагирование составляет необходимое условие возникновения и развития любой науки и человеческого познания вообще. Вопрос о том, что в объективной действительности выделяется абстрагирующей работой мышления и от чего мышление отвлекается, в каждом конкретном случае решается в прямой зависимости от природы изучаемого объекта и тех задач, которые ставятся перед исследователем. Например, в математике многие задачи решаются с помощью уравнений без рассмотрения конкретных объектов, стоящих за ними – люди это или животные, растения или минералы. В этом и состоит великая сила математики, а вместе с тем и ее ограниченность.

Для механики, изучающей перемещение тел в пространстве, безразличны физико-кинетические свойства тел, кроме массы. И. Кеплеру были неважны красноватый цвет Марса или температура Солнца для установления законов обращения планет. Когда Луи де Бройль (1892–1987) искал связь между свойствами электрона как частицы и как волны, он имел право не интересоваться никакими другими характеристиками этой частицы.

Абстрагирование – это движение мысли в глубь предмета, выделение его существенных элементов. Так, чтобы данное свойство объекта рассматривалось как химическое, необходимо отвлечение, абстракция. В самом деле к химическим свойствам вещества не относится изменение его формы, поэтому химик исследует медь, отвлекаясь от того, что именно из нее изготовлено.

В живой ткани логического мышления абстракции позволяют воспроизвести более глубокую и точную картину мира, чем это можно сделать с помощью восприятия.

Важным приемом естественно-научного познания мира является идеализация как специфический вид абстрагирования.

Идеализация – это мыслительное образование абстрактных объектов, не существующих и не осуществимых в действительности, но для которых имеются прообразы в реальном мире.

Идеализация – это процесс образования понятий, реальные прототипы которых могут быть указаны лишь с той или иной степенью приближения. Примеры идеализированных понятий: «точка», т. е. объект, который не имеет ни длины, ни высоты, ни ширины; «прямая линия», «окружность», «точечный электрический заряд», «идеальный газ», «абсолютно черное тело» и др.

Введение в естественно-научный процесс исследования идеализированных объектов позволяет осуществить построение абстрактных схем реальных процессов, что необходимо для более глубокого проникновения в закономерности их протекания.

Важной задачей любого естественно-научного познания является обобщение – процесс мысленного перехода от единичного к общему, от менее общего к более общему.

Можно привести множество примеров обобщения: мысленный переход от понятия «треугольник» к понятию «многоугольник», от понятия «механическая форма движения материи» к понятию «форма движения материи», от суждения «этот металл электропроводен» к суждению «все металлы электропроводны», от суждения «механическая форма энергии превращается в тепловую» к суждению «всякая форма энергии превращается в иную форму энергии» и т. п.

Мысленный переход от более общего к менее общему есть процесс ограничения.

Процессы обобщения и ограничения неразрывно связаны между собой. Без обобщения нет теории. Теория создается для применения ее на практике к решению конкретных задач. Например, для измерения объектов, создания технических сооружений всегда необходим переход от более общего к менее общему и единичному, т. е. всегда необходим процесс ограничения.

Абстрактное и конкретное. Процесс естественно-научного познания осуществляется двумя взаимосвязанными путями: путем восхождения от конкретного, данного в восприятии и представлении, к абстракциям и путем восхождения от абстрактного к конкретному. На первом пути наглядное представление «испаряется» до степени абстракции, на втором пути мысль движется снова к конкретному знанию, но уже к богатой совокупности многочисленных определений.

Под абстрактным понимается одностороннее, неполное отражение объекта в сознании. Конкретное же знание есть отражение реальной взаимосвязи элементов объекта в системе целого, рассмотрение его со всех сторон, в развитии, со всеми свойственными ему противоречиями.

Конкретное – результат научного исследования, отражение объективной действительности в системе понятий и категорий, теоретически осмысленное единство многообразного в объекте исследования. Методом теоретического познания объекта как целого является восхождение от абстрактного к конкретному.

Аналогия. В природе самого понимания фактов лежит аналогия, связывающая нити неизвестного с известным. Новое легче осмысливается и понимается через образы и понятия старого, известного.

Аналогией называется вероятное, правдоподобное заключение о сходстве двух предметов в каком-либо признаке на основании установленного их сходства в других признаках.

Заключение оказывается тем более правдоподобным, чем больше сходных признаков у сравниваемых предметов и чем эти признаки существеннее. Несмотря на то что аналогии дают лишь вероятные заключения, они играют огромную роль в познании, так как ведут к образованию гипотез – научных догадок и предположений, которые в ходе последующего этапа исследований и доказательств могут превратиться в научные теории. Аналогия с тем, что нам известно, помогает понять то, что неизвестно. Аналогия с простым помогает понять более сложное. Так, по аналогии с искусственным отбором лучших пород домашних животных Ч. Дарвин сформулировал принцип естественного отбора в животном и растительном мире. Аналогия с течением жидкости в рубке сыграла важную роль в появлении теории электрического тока. Аналогии с механизмом действия мышц, мозга, органов чувств животных и человека подтолкнули к изобретению многих технических сооружений: экскаваторов, роботов, логических машин и т. д.

Аналогия как метод чаще всего применяется в теории подобия, на которой основано моделирование.

Моделирование. В современной науке и технике все большее распространение получает метод моделирования, сущность которого заключается в воспроизведении свойств объекта познания на специально устроенном его аналоге – модели.

Если модель имеет с оригиналом одинаковую физическую природу, то мы имеем дело с физическим моделированием. Модель может строиться по принципу математического моделирования, если она имеет иную природу, но ее функционирование описывается системой уравнений, тождественной той, которая описывает изучаемый оригинал.

Моделирование широко применяется потому, что оно позволяет исследовать процессы, характерные для оригинала, в отсутствие самого оригинала и в условиях, не требующих его наличия. Это часто бывает необходимо из-за неудобства исследования самого объекта и по другим соображениям: дороговизна, недоступность, трудность доставки, необозримость его и т. п.

Ценность модели заключается в том, что ее значительно легче изготовить, с ней легче осуществить эксперименты, чем с оригиналом, и т. д.

В последнее время активно разрабатываются электронные моделирующие устройства, в которых с помощью электронных процессов воспроизводится по заданной программе реальный процесс. Принцип моделирования составляет основу кибернетики. Моделирование применяется в расчетах траекторий баллистических ракет, в изучении режима работы машин и целых предприятий, в распределении материальных ресурсов и т. д.

Индукция и дедукция. В качестве метода естественно-научного исследования индукцию можно определить как процесс выведения общего положения из наблюдения ряда частных единичных фактов.

Обычно различают два основных вида индукции: полную и неполную. Полная индукция – вывод какого-либо общего суждения обо всех объектах некоторого множества на основании рассмотрения каждого объекта данного множества. Сфера применения такой индукции ограничена объектами, число которых конечно. На практике чаще применяется форма индукции, которая предполагает вывод обо всех объектах множества на основании познания лишь части объектов. Такие выводы неполной индукции часто носят вероятностный характер. Неполная индукция, основанная на экспериментальных исследованиях и включающая теоретическое обоснование, способна давать достоверное заключение. Она называется научной индукцией. По словам известного французского физика Луи де Бройля, индукция, поскольку она стремится раздвинуть уже существующие границы мысли, является истинным источником действительно научного прогресса. Великие открытия, скачки научной мысли вперед создаются в конечном счете индукцией – рискованным, но важным творческим методом.

Дедукция – это процесс аналитического рассуждения от общего к частному или менее общему.

Началом (посылками) дедукции являются аксиомы, постулаты или просто гипотезы, имеющие характер общих утверждений, а концом – следствия из посылок, теорем. Если посылки дедукции истинны, то истинны и ее следствия. Дедукция – основное средство доказательства. Применение дедукции позволяет вывести из очевидных истин знания, которые уже не могут с непосредственной ясностью постигаться нашим умом, однако представляются в силу самого способа их получения вполне обоснованными и тем самым достоверными. Дедукция, проводящаяся по строгим правилам, не может приводить к заблуждениям.

2.4. Научное открытие и доказательство

Логика открытия. Логический путь научного и технического творчества, связанного с открытием, чаще всего начинается с возникновения догадки, идеи, гипотезы. Выдвинув идею, сформулировав задачу, ученый ищет ее решение, а затем уточняет его путем расчетов, проверки опытом.

Открытие – установление новых, ранее неизвестных закономерностей, свойств и явлений материального мира, вносящих коренные изменения в уровень познания.

За «спиной» любого открытия скрывается приведший к нему тернистый путь, зачастую извилистый, противоречивый и всегда поучительный. Бытует убеждение, будто открытие – результат случайности, внезапного озарения мысли, вдохновения, таинственной творческой интуиции, подсознательного или даже болезненного состояния психики, способной создавать из обычных впечатлений необычные комбинации, рождать «сумасшедшие» идеи, способные ломать наши обычные представления.

Пути, ведущие к открытию, действительно причудливы. На такие пути иногда наводит случай. Так, например, выдающийся датский ученый X. Эрстед (1777–1851) однажды показывал студентам опыты с электричеством. Рядом с проводником, входящим в электрическую цепь, оказался компас. Когда цепь замкнулась, магнитная стрелка компаса вдруг отклонилась. Заметив это, любознательный студент попросил ученого объяснить данное явление. В результате повторных опытов и логических рассуждений ученый сделал великое открытие, заключающееся в установлении связи между магнетизмом и электричеством. Это открытие послужило в свою очередь базой для изобретения электромагнита и других открытий.

Подобных примеров много, но они не могут убедить нас в том, что открытия вообще – результат чистого случая. Случаем ведь нужно уметь воспользоваться. Случай помогает тому, кто упорно работает над осуществлением своей идеи, замысла. Мы видим дом, но не замечаем фундамент, на котором он стоит. Фундамент любого открытия и изобретения – это общечеловеческий и личный опыт.

В творческой деятельности ученого нередки случаи, когда творческий акт мысли осознается как готовый, и самому автору представляется так, как будто его вдруг «осенило». За способностью как бы «внезапно» схватывать суть дела и чувствовать полную уверенность правильности идеи, по существу, стоит накопленный опыт, приобретенные ранее знания и упорная работа ищущей мысли. При этом каждое новое открытие или изобретение подготовлено множеством предшествующих побед и заблуждений.

Открытие как разрешение противоречий. Одна из характерных особенностей творческой работы состоит в разрешении противоречий. Любое научное открытие или изобретение представляет собой создание нового, неизбежно связанного с отрицанием старого. В этом заключается диалектика развития мысли. Творческий процесс вполне логичен. Выстраивается логическая цепь операций, в которой одно звено закономерно следует за другим: постановка задачи, предвидение идеального конечного результата, отыскание противоречия, мешающего достижению цели, открытие причины противоречия и, наконец, разрешение противоречия.

Например, в кораблестроении для обеспечения мореходных качеств корабля необходим оптимальный учет противоположных условий: чтобы корабль был устойчив, необходимо делать его шире, а чтобы он был быстроходнее, целесообразно делать его длиннее и уже. Особенно наглядны технические противоречия в самолетостроении: самолет нужно сделать прочным и легким, а требования прочности и легкости противоположны.

История естествознания и техники свидетельствует, что подавляющее большинство изобретений – результат преодоления противоречий. Искушенный естествоиспытатель и опытный изобретатель, как правило, приступая к решению научной или технической проблемы, ясно представляют, в каком направлении идет развитие науки и техники. Открытия зачастую рождаются в ситуации, когда ученого «загоняют» в тупик парадоксальные, неожиданные факты, кажущиеся ошибкой в эксперименте, отклонения от законов. Академик П.Л. Капица (1894–1984), лауреат Нобелевской премии по физике 1978 г., однажды сказал, что для физика интересны не столько сами законы, сколько отклонения от них. И это верно, так как, исследуя отклонения, ученые обычно и открывают новые закономерности. В ситуации обнаруженного парадокса возникает рабочая гипотеза, объясняющая и тем самым устраняющая парадокс. Она проверяется экспериментом.

Сделать открытие – значит правильно установить надлежащее место нового факта в системе теории в целом, а не просто обнаружить его. Когда новые факты вступают в противоречие с существующей теорией, то логика мысли теми или иными путями разрешает это противоречие и при этом всегда в пользу требований новых фактов. Их осмысление ведет к построению новой теории.

Творческое воображение и интуиция. Творческое воображение позволяет по едва заметным или совсем не заметным для простого глаза деталям, единичным фактам улавливать общий смысл новой конструкции и пути, ведущие к ней. Человек, лишенный творческого воображения и руководящей идеи, в обилии фактов может не увидеть ничего особенного, он к ним привык.

Сила творческого воображения позволяет человеку взглянуть на примелькавшиеся вещи новыми глазами и различить в них черты, доселе никем не замеченные. Английскому инженеру было поручено построить через реку мост, который отличался бы прочностью и в то же время не был дорог. Как-то, прогуливаясь по саду, инженер заметил паутину, протянутую через дорожку. В ту же минуту ему пришла в голову мысль построить висячий мост на железных цепях.

Существенное значение в воспитании творческого воображения играет искусство. И далеко не случаен тот факт, что ряд крупных физиков и математиков считают красоту и развитое чувство красоты эвристическим принципом науки, существенным атрибутом научной интуиции.

Многие ученые утверждают, что, в частности, музыка способствует развитию интуиции, т. е. умению видеть и преобразовывать в своем воображении факты так, что в них прослеживается гармония закономерного. Например, академик П.С. Александров (1896–1982) устраивал вечера с прослушиванием классической музыки, и к каждому прослушанному музыкальному произведению он находил своеобразное, интересное повествование. Известно, что П. Дирак выдвинул идею о существовании позитрона по соображениям чисто эстетическим.

В процессе научного открытия большую роль играет интуиция.

Интуиция – способность постижения истины путем прямого ее усмотрения без обоснования с помощью доказательств.

Процесс творчества, осмысление данных чувственного восприятия нередко осуществляется в порядке мгновенного обобщения, своего рода мысленного замыкания, непосредственно от исходных данных к результату. Происходит быстрая мобилизация прошлого опыта на постижение сути какого-либо факта. Например, опытный врач без рассуждений, по незначительным симптомам сразу схватит суть болезни, а потом уже обосновывает правильность своего чутья.

На вершину обостренного интуитивного чувства человек обычно поднимается, опираясь на прочный фундамент жизненного опыта, на крыльях вдохновения. Многие ученые и художники считают, что самыми плодотворными в их творческом процессе являются моменты приливов вдохновения. После каких-то, может быть, очень долгих и мучительных исканий вдруг наступает удивительное чувство творческого порыва и ясности сознания. В этот момент человек работает быстро и сам чувствует, что делает хорошо, именно так, как нужно, как ему хотелось. Понятие интуиции сближает научное творчество с художественным.

Открытия никогда не появляются на пустом месте. Они возникают в результате заполнения сознания ученого напряженными поисками решения каких-либо творческих задач. Пытаясь воссоздать психологический и логический путь, которым ученый идет к открытию, мы сталкиваемся с его удивительной способностью взглянуть на вещи как бы в первый раз, без груза привычных представлений.

Однажды, идя по улице в сильный дождь, Н.Е. Жуковский (1847– 1921), погруженный в размышления, остановился перед ручьем, через который ему нужно было перешагнуть. Вдруг его взгляд пал на кирпич, лежавший посреди потока воды. Ученый стал внимательно всматриваться в то, как под напором воды изменилось положение кирпича, а вместе с этим изменился и характер огибающей кирпич струи воды. На лице ученого вспыхнула радость открытия: вот оно, искомое решение гидродинамической задачи! Многие люди сотни раз видели кирпич, лежащий в ручье, и проходили мимо непримечательного для них явления. И только глаз ученого с острой наблюдательностью и силой творческого воображения смог увидеть в этом факте важные черты и открыть закономерность явления.

К достижениям всего нового ведут острая наблюдательность, кропотливое изучение фактов и сила творческого воображения. В процессе научного исследования – экспериментального или теоретического – ученый ищет нужное решение проблемы, ведет поиск. Поиск можно вести ощупью, наугад, но можно и целенаправленно. Во всяком творении есть направляющая идея, играющая огромную роль. Это своего рода руководящая сила, без нее ученый неизбежно обрекает себя на блуждание в потемках. Наблюдения, эксперимент, проводимые наобум, без ясно осознанной общей идеи, не могут привести к эффективному результату. «Без идеи в голове, – говорил И.П. Павлов, – вообще не увидишь факта».

Ученый не может знать всех фактов: им нет числа. Значит, из множества фактов должен быть сделан разумный выбор вполне определенных фактов – тех, которые необходимы для понимания сути проблемы. Чтобы не пренебречь какими-либо существенными фактами, нужно заранее знать или интуитивно чувствовать, чего они стоят. Результаты интуитивного постижения нуждаются в логическом доказательстве своей истинности.

Доказательство. Характерная форма научного мышления – доказательство. Истинность или ложность того или иного утверждения, как правило, не обладает прозрачной очевидностью. Только простейшие суждения нуждаются для подтверждения своей истинности лишь в применении чувственного восприятия. Подавляющее большинство утверждений принимается за истинные не на уровне чувственного познания и не отдельно от всех других истин, а на уровне логического мышления, в связи с другими истинами, т. е. путем доказательства.

Во всяком доказательстве имеются: тезис, основания доказательства (аргументы) и способ доказательства.

Тезисом называется положение, истинность или ложность которого выясняется посредством доказательства. Доказательство, посредством которого выясняется ложность, называется опровержением.

Все положения, на которые опирается доказательство и из которых необходимо следует истинность доказываемого тезиса, называются основаниями, или аргументами. Основания состоят из положений о достоверных фактах, определений, аксиом и ранее доказанных положений.

Аксиомы – положения, не доказываемые в данной науке и играющие в ней роль допускаемых оснований доказываемых истин.

Связь оснований и выводов из них, имеющая результатом необходимое признание истинности доказываемого тезиса, называется способом доказательства. Доказательство одного и того же положения науки может быть различным. Связь оснований, ведущая к истинности доказательного тезиса, не единственная. Так как она не дана вместе с самими основаниями, а должна быть установлена, следовательно, доказательство – теоретическая задача. В ряде случаев задача доказательства оказывается настолько сложной, что решение ее требует от ученых огромных усилий на протяжении целых десятилетий или даже столетий. В течение почти двух с половиной тысячелетий оставалось недоказанным существование атома, пока успехи новой экспериментальной и теоретической физики не принесли наконец это доказательство. Гениальная догадка Дж. Бруно (1548–1600) о существовании планет, обращающихся вокруг других звезд, получила доказательное подтверждение только в последние десятилетия.

От примитивных способов доказательства, опирающихся на неточные, приблизительные представления, до современных доказательств, основанных на достоверных фактах, точно определяемых понятиях, на свободных от противоречий и достаточных в своем числе аксиомах, а также на уже строго доказанных ранее положениях, практика доказательства прошла большой путь совершенствования, подняв умственную культуру на уровень современной науки.

2.5. Эксперимент – основа естествознания

Эксперимент – разновидность практического действия, предпринимаемого с целью познания окружающего мира. Он позволяет в контролируемых и управляемых условиях исследовать разные явления и свойства объектов природы. Основная задача эксперимента – получение естественно-научных результатов, имеющих фундаментальное или прикладное значение. Являясь критерием естественно-научной истины, эксперимент представляет собой фундаментальную базу естествознания, эффективное средство познания окружающего мира. Многие эксперименты проводятся не только для постижения естественно-научной истины, но и отработки технологических операций.

Для современного эксперимента характерны три особенности:

• возрастание роли начальной стадии эксперимента, которой, как правило, предшествует большая теоретическая работа;

• сложность технических средств эксперимента, состоящих из многофункциональной электронной аппаратуры, прецизионных механических устройств, высокочувствительных приборов;

• масштабность – для проведения некоторых экспериментов возводятся огромные сооружения, строительство и эксплуатация которых требуют больших финансовых затрат.

Любой эксперимент включает операцию наблюдения не только с качественным описанием, но и процедурой измерений. Наблюдение, как и эксперимент, относится к эмпирической форме естественнонаучного познания, но между ними есть различие. В экспериментальной работе при активном воздействии на исследуемый объект искусственно выделяются те или иные его свойства, которые и являются предметом изучения в естественных либо в специально созданных условиях. А наблюдению свойственны созерцательность и чувственное восприятие таких свойств.

Для проведения эксперимента часто используют физическое моделирование исследуемого объекта и создают различные управляемые условия, для чего изготавливают различные установки и устройства: барокамеры, термостаты, магнитные ловушки, ускорители и т. п., – обеспечивающие сверхнизкие и сверхвысокие температуры и давления, вакуум и другие условия. В некоторых случаях моделирование – единственно возможный способ исследования.

Экспериментальные средства состоят из функционально различающихся систем:

• исследуемогообъекта с заданными свойствами;

• системы, обеспечивающей управляемые условия для этого объекта;

• измерительнойсистемы.

Чем сложнее экспериментальная задача, тем труднее получить достоверные результаты. Для повышения достоверности результатов необходимо:

• анализировать все факторы, влияющие на исследуемый объект;

• наиболее полно учитывать его специфику и возможности приборного обеспечения;

• использовать аппаратуру и приборы с высокой чувствительностью и разрешающей способностью;

• проводитьмногокра тныеизмерения.

Чем тщательнее предварительно проанализированы все особенности исследуемого объекта и управляемые внешние условия, чем чувствительнее и точнее приборы, тем достовернее экспериментальные результаты.

В любом эксперименте можно выделить три основных этапа:

• подготовкук эксперименту;

• сборэкспериментальных данных;

• обработкурезульта товэксперимента и их анализ.

Подготовительный этап обычно сводится к обоснованию причинно-следственной связи исследуемого объекта, планированию эксперимента, изготовлению образца или модели, созданию технической базы, включающей приборное обеспечение. Результаты, полученные на хорошо подготовленной экспериментальной базе, как правило, легче поддаются сложной математической обработке. Первые экспериментальные данные нельзя считать окончательными. Они могут содержать ошибки, обусловленные некорректной постановкой задачи эксперимента, неправильными показаниями измерительных приборов, отклонениями в функционировании органов чувств и т. д. Поэтому проводят не один, а серию экспериментов для уточнения и проверки полученных данных, которые предварительно анализируют и затем обрабатывают с помощью математической теории ошибок, позволяющей оценить достоверность окончательных результатов. Современная статистическая теория ошибок не только эффективное средство обработки экспериментальных данных, но и первый шаг обобщения их для формирования научного факта. Разумеется, такая обработка необходима, но недостаточна для перехода от эмпирических результатов к естественно-научному факту. Математически обработанные экспериментальные результаты сравниваются с теоретическими либо полученными другим методом. Если при этом не возникает противоречий, полученные результаты после их интерпретации можно считать научным фактом, основанном на наблюдениях и измерениях характеристик исследуемого объекта при предсказании их в виде гипотезы.

2.6. Современные средства естественно-научных исследований

Специфика современных экспериментальных и теоретических исследований. На всех этапах эксперимента естествоиспытатель руководствуется в той или иной форме теоретическими знаниями. В последнем столетии в силу ряда объективных причин основной профессиональной деятельностью некоторых ученых стала исключительно теоретическая работа. Одним из первых ученых, который не проводил никаких экспериментов, был немецкий физик М. Планк.

В прошлом веке произошло деление естествоиспытателей на профессиональных теоретиков и экспериментаторов. Во многих отраслях естествознания возникли экспериментальные и теоретические направления и в соответствии с ними появились специализированные лаборатории. Созданы научные подразделения и даже институты теоретического профиля, например Институт теоретической физики. Такой процесс активизировался во второй половине XX в. В прежние времена даже великие ученые Ньютон, Гюйгенс, Максвелл и др. сами экспериментально проверяли свои теоретические выводы и утверждения. В последние же десятилетия только в исключительных случаях теоретик проводит экспериментальную работу, чтобы подтвердить свои теоретические результаты.

Одна из объективных причин профессиональной обособленности экспериментаторов и теоретиков заключается в том, что современные технические средства довольно сложны. Экспериментальная работа требует концентрации больших усилий – она не под силу одному ученому и выполняется в большинстве случаев целым коллективом научных работников. Например, в проведении эксперимента с применением ускорителя заряженных частиц либо ядерного реактора принимает участие относительно большая группа исследователей. В подобных случаях даже при большом желании теоретик не в состоянии проверить на практике свои теоретические результаты.

Еще в 60-е годы XX в., когда в нашей стране многие отрасли естествознания находились на подъеме, академик П.Л. Капица с тревогой говорил о разрыве между теорией и экспериментом, между теорией и практикой, отмечая отрыв теоретической науки от жизни, с одной стороны, а с другой – недостаточно высокое качество экспериментальных работ, что нарушает естественное гармоничное развитие естествознания, возможное только при условии, что теория опирается на современную экспериментальную базу, включающую всевозможное оборудование, большой набор высокочувствительных приборов, специальных материалов и т. п. Темпы развития естествознания определяются в основном степенью совершенства такой базы.

Отрыв теории от эксперимента, практики наносит громадный ущерб прежде всего самой теории и, следовательно, науке в целом. Кроме того, невосполнимый ущерб науке наносится при ошибочном философском толковании естественно-научных проблем. Например, в конце 40-х – начале 50-х годов XX в. в отечественных философских словарях кибернетика называлась реакционной лженаукой. Если бы ученые руководствовались таким определением, вряд ли стало бы возможным освоение космоса и создание современных наукоемких технологий, поскольку все сложные многофункциональные процессы вне зависимости от области их применения управляются кибернетическими системами.

Работа крупных ученых-естествоиспытателей, внесших большой вклад в естествознание, несомненно проходила в тесной взаимосвязи теории и эксперимента. Для развития естествознания всякое теоретическое обобщение должно обязательно проверяться экспериментом. Только гармоничное сочетание эксперимента и теории способно поднять на качественно новый уровень все отрасли естествознания.

Современные методы и технические средства эксперимента. Экспериментальные методы и технические средства современных естественно-научных исследований достигли высокой степени совершенства. Многие из них основаны на физических принципах. Однако их практическое применение выходит далеко за рамки физики: они широко применяются в химии, биологии и многих смежных естественнонаучных отраслях. С появлением лазерной техники, компьютеров, спектрометров открылась возможность экспериментального исследования неизвестных ранее явлений природы, свойств материальных объектов, быстропротекающих физических, химических и биологических процессов.

Лазерная техника. Для экспериментального изучения многих явлений и процессов весьма важны три направления развития лазерной техники:

1) разработка лазеров с перестраиваемой длиной волны излучения;

2) создание ультрафиолетовых лазеров;

3) сокращение длительности импульса лазерного излучения до аттосекунд (1 ас = 10-18с).

Современные лазеры с перестраиваемой длиной волны обеспечивают широкий спектр излучения – от ближней ультрафиолетовой области до инфракрасной, включая видимый диапазон. Например, длина волны излучения криптон-фторидного лазера, что менее 300 нм, соответствует ультрафиолетовой области.

Минимальная длительность импульсов современных лазеров равна фемтосекундам (1 фс = 10-15с). Разрабатываются лазеры с длительностью импульсов, приближающейся к аттосекундам. Такие лазеры позволяют расшифровывать механизм физических, химических и биологических процессов, протекающих с чрезвычайно высокой скоростью.

Сравнительно недавно – в конце 80-х годов XX в. – сотрудник Калифорнийского технологического института, американец египетского происхождения А. Зивэйл исследовал сверхбыструю реакцию распада молекул цианида иода, инициируемую импульсами лазерного излучения фемтосекундной длительности. За эту работу он удостоен Нобелевской премии по химии 1999 г.

Трудно перечислить все области применения лазеров для исследования разных химических процессов. Назовем лишь некоторые из них: в фотохимии лазер позволяет изучить процесс фотосинтеза и тем самым найти способ более эффективного использования солнечной энергии; в химической кинетике при анализе различных процессов длительностью 10-12– 10-18с помощью лазеров разделяются изотопы, например, производится очистка изотопов урана и плутония; лазерные приборы служат анализаторами химического состава воздуха; в биологии они позволяют исследовать живые организмы на клеточном уровне и т. д.

Возможности естественно-научных исследований расширяют разработанные сравнительно недавно лазеры на свободных электронах. Принцип их действия основан на том, что в пучке электронов, движущихся со скоростью, близкой к скорости света, в периодически изменяющемся магнитном поле в направлении движения электронов возникает излучение света. Для них характерна важная отличительная особенность – перестройка длины волны при большой мощности в широком диапазоне излучения.

Синхротронные источники излучения. Синхротроны применяются не только в физике высоких энергий для исследования механизма взаимодействия элементарных частиц, но и для генерации мощного синхротронного излучения с перестраиваемой длиной волны в коротковолновой ультрафиолетовой и рентгеновской областях спектра. С помощью синхротронного излучения можно исследовать структуру твердого тела, определить расстояние между атомами, изучить строение молекул органических соединений и т. п.

Методы расшифровки сложных структур. Для идентификации, анализа и синтеза сложных химических соединений необходимо определить состав и структуру их молекул. Современные экспериментальные методы ядерного магнитного резонанса, оптической спектроскопии, масс-спектроскопии, рентгено-структурного анализа, нейтронографии и т. п. позволяют исследовать состав и структуру весьма сложных молекул органических и неорганических веществ.

Метод ядерного магнитного резонанса (ЯМР) основан на анализе взаимодействия магнитного момента атомных ядер с внешним магнитным полем. Он применяется в разных отраслях естествознания. Например, с помощью метода ЯМР можно определить структуру сегментов ДНК. Основанный на ЯМР, современный томограф позволяет наблюдать картину распределения неоднородностей таких крупных объектов, как организм человека, что весьма важно при диагностике ряда заболеваний, в том числе и злокачественных опухолей.

Оптическая спектроскопия обеспечивает анализ спектра излучения вещества в различных агрегатных состояниях. Спектральный анализ – это физический метод качественного и количественного определения состава вещества по его оптическому спектру излучения. В качественном спектральном анализе для интерпретации спектра используются таблицы и атласы, составленные для различных химических элементов и соединений. Состав исследуемого вещества при количественном спектральном анализе оценивается по интенсивности линий или полос спектра. С применением лазерного источника излучения и персонального компьютера возможности оптического спектрометра значительно расширяются: такой спектрометр способен обнаружить отдельную молекулу или атом любого вещества. Лазерный спектроскопический метод позволяет регистрировать, например, загрязнение воздуха на расстоянии около двух километров.

Масс-спектроскопия основана на превращении исследуемого вещества в ионизированный газ, ионы которого ускоряются электрическим полем. Масса частиц определяется по радиусу кривизны их траектории и времени пролета. Масс-спектрометры отличаются высокой чувствительностью. С ее помощью можно обнаружить, например, три атома изотопа 14C среди 1016 атомов 12C. Они широко применяются для исследования структуры химических соединений, определения изотопного состава и строения молекул в разных областях: в производстве интегральных схем, металлургии, нефтяной, фармацевтической, атомной промышленности и т. п. Для идентификации методом масс-спектроскопии достаточно всего 10-10г вещества. Так, в плазме крови масс-спектрометр регистрирует активное вещество марихуаны с концентрацией 0,1 мг на килограмм массы тела человека. В сочетании с газовым хроматографом возможности масс-спектроскопии существенно расширились.

Рентгеноструктурный анализ, основанный на дифракции рентгеновских лучей, позволяет определить довольно сложные молекулярные структуры неорганических и органических веществ, что способствует синтезу, например, искусственных ферментов, гормонов роста и т. д.

Нейтронография обладает очень высокой разрешающей способностью. Она основана на дифракции пучка нейтронов, формирующихся в ядерных установках, что несколько ограничивает ее применение. Отличительная особенность нейтронографии – высокая точность определения расстояния между атомами. Она применяется при определении структуры молекул сверхпроводников, живых организмов и т. п.

Туннельный микроскоп, разработанный в 80-х годах прошлого века, значительно расширяет возможности экспериментального исследования физических, химических и других свойств вещества на атомном уровне.

2.7. Важнейшие достижения современного естествознания

В последние десятилетия благодаря развитию технических средств эксперимента достигнуты значительные успехи в естествознании. К важнейшим естественно-научным достижениям относятся: высоко-температурная сверхпроводимость, химические лазеры, молекулярные пучки, атомный лазер, нанотехнология, расшифровка генома человека и др. Многие из них отмечены Нобелевскими премиями.

Высокотемпературная сверхпроводимость. В 1911 г. нидерландский ученый X. Камерлинг-Оннес (1853–1926), исследуя электрические свойства металлов, обнаружил, что при охлаждении ртути до температуры жидкого гелия (4,2 K) ее электрическое сопротивление скачком уменьшается до нуля, т. е. ртуть переходит в сверхпроводящее состояние. С течением времени по мере синтеза новых материалов температура перехода в сверхпроводящее состояние (критическая температура) неуклонно повышалась: в 1941 г. она достигла около 15 K, а в 1973 г. – примерно 23 K.

С 1986 г. начинается новый этап исследования сверхпроводимости, положивший начало высокотемпературной сверхпроводимости, т. е. сверхпроводимости при относительно высокой температуре. Для четырехкомпонентного керамического вещества на основе оксидов меди была достигнута критическая температура 376 K. Затем последовательно через сравнительно короткие промежутки времени она увеличилась до 40, 52, 70, 92 и даже выше 100 K. В 1993 г. обнаружены сверхпроводящие свойства металлооксидного вещества при температуре около 170 K, которая достигается при охлаждении не только жидким азотом, но и более дешевым жидким ксеноном. Даже такой широко распространенный материал, как алюминий способен приобретать сверхпроводящие свойства, однако не при охлаждении, а при нагревании.

Применение сверхпроводников позволит существенно сократить рассеяние энергии в различных электрических цепях и особенно при электропередаче, потери в которой в настоящее время составляют около 20 %.

Химические лазеры. Сравнительно недавно установлено, что в результате реакции атомарного водорода с молекулярным хлором образуется хлороводород и атомарный хлор. При этом излучается инфракрасный свет. Анализ спектра излучения показал, что существенная часть энергии (около 40 %) обусловливается колебательным движением молекул хлороводорода. Исследования такого излучения привели к созданию первого химического лазера – устройства, преобразующего энергию реакции водорода с хлором в когерентное излучение. Химические лазеры отличаются от обычных тем, что превращают в когерентное излучение не энергию электрического источника, а энергию химической реакции. Созданы десятки химических лазеров, в том числе и достаточно мощные для инициирования термоядерного синтеза (иодный лазер) и для военных целей (водородно-фторидный лазер). Мощные химические лазеры позволяют разрабатывать специализированные технологические системы. Благодаря энергетической автономии и большой удельной энергии химические лазеры найдут применение при освоении новых технологий в космосе.

Атомный лазер. Одним из важнейших последних достижений естествознания является создание в 1997 г. атомного лазера, способного излучать не свет, а пучок атомов. Пучок атомов обладает необычным свойством – когерентностью, присущей волнам, т. е. он похож на лазерное излучение.

На первой стадии формирования когерентного атомного пучка производился захват атомов натрия магнитной ловушкой. Захваченные атомы подвергались охлаждению, при котором эквивалентные им длины волн увеличиваются. Когда температура приближается к абсолютному нулю, длины волн становятся настолько большими, что они начинают перекрываться и вся группа атомов представляет собой единое целое. Такой конденсат атомов, подчиняющийся статике Бозе – Эйнштейна, был получен в 1995 г. в Американском национальном институте стандартов и технологии университета штата Колорадо. При этом применялся метод лазерного охлаждения и удержания атомов, за разработку которого американские ученые С. Чу и У. Филипп, а также французский физик К. Коэн-Таннуджи удостоены Нобелевской премии 1997 г. в области физики. Следует отметить, что идея лазерного охлаждения атомов и принципиальная схема экспериментальной установки для его осуществления были предложены в Институте спектроскопии Российской академии наук группой ученых под руководством В. Летохова, результаты исследований которых опубликованы еще в 1986 г.

В сложной лазерной ловушке, основанной на комбинации нескольких эффектов, удалось охладить атомы гелия до 0,0002 К. С применением сильного охлаждения можно удерживать антиматерию, изучать взаимодействие атомов, производить сверхточные спектральные измерения, исследовать на молекулярном уровне свойства молекул ДНК и т. п. Полученный в лазерных ловушках конденсат является рабочей средой для атомного лазера, открывающего новое весьма перспективное направление в современном естествознании.

Молекулярные пучки. Молекулярный пучок представляет собой струю молекул при испарении вещества в специальной печи и пропускании его через узкое сопло, формирующее пучок в камере со сверхвысоким вакуумом, исключающим межмолекулярные столкновения. При направлении молекулярного пучка на реагент – соединение, вступающее в реакцию, – при сравнительно низком давлении (10-10атм) возрастает вероятность участия каждой молекулы только в одном столкновении, приводящем к реакции. Для проведения такого сложного эксперимента требуется камера со сверхвысоким вакуумом, источник молекулярных пучков, высокочувствительный масс-спектрометр и электронные определители времени свободного пробега молекул. С помощью молекулярных пучков удалось определить, например, ключевые реакции при горении этилена.

Технология атомных размеров. Современная наноэлектроника основана на технологии с атомным разрешением, включающей молекулярную эпитаксию, нанолитографию и зондовую микроскопию. Молекулярная эпитаксия позволяет получить моноатомные слои вещества, толщина которых сравнима с размером атома. Разрешение электроннолучевой нанолитографии достигает 1–10 нм. Методы современной зондовой микроскопии обеспечивают наблюдение с атомным разрешением. Зондовая микроскопия основана на применении сканирующего туннельного микроскопа, разработанного физиками Гердом Биннингом (р. 1947, Германия) и Генрихом Рорером (р. 1933, Швейцария), удостоенными Нобелевской премии по физике в 1986 г. Достигаемое сегодня разрешающая способность сканирующего туннельного микроскопа не может не поражать: оно составляет сотые доли нанометра по высоте и десятые в плоскости исследуемой поверхности. Сфера приложений зондовой микроскопии значительно расширилась с разработкой атомно-силового микроскопа, позволяющего получить изображение непроводящей поверхности. Современную зондовую микроскопию применяют для определения распределения электронной плотности проводников, топографии твердых материалов, магнитной структуры ферромагнетиков, строения живой молекул ДНК и т. п. Атомные зонды, кроме того, можно использовать для перемещения отдельных атомов, локального окисления и травления, а также для исследования свойств атомных частиц. Все это вместе взятое составляет техническую базу для создания современных наноэлектронных устройств.

Геном человека. Летом 2000 г. средства массовой информации сообщали: американские ученые успешно завершили подготовку полного текста генома человека, т. е. всей совокупности его генов, состоящей примерно из 3 млрд «букв» – пар нуклеотидов. Такая огромная работа завершена в 2000 г., через 100 лет после подтверждения открытых Г. Менделем (1822–1884) фундаментальных законов наследственности. В 2003 г. опубликован окончательный текст генома человека, допускающий не более одной ошибки на 10 тыс. пар нуклеотидов. Этот год также был юбилейным – исполнилось 50 лет открытию Уотсоном и Криком двойной спирали ДНК.

Информация о геноме человека открыта и доступна для ученых всего мира. По международному соглашению в работе с геномом нет приоритета конкретных авторов – результаты принадлежат всему человечеству. Это – уникальный пример сотрудничества ученых многих стран для достижения действительно эпохальной цели.

Расшифровка ДНК, создание генетической карты человека – первая задача ученых, работающих по проекту генома человека. Вторая – разбить такую карту на отдельные характерные группы. И наконец, функциональный анализ генома – третья весьма важная задача. Нужно определить, например, как работают те или иные гены в клетках организма в разные периоды его жизни.

Наиболее важный практический результат исследований генома человека – это молекулярная медицина, т. е. генная диагностика болезней, их профилактика и генотерапия. Предполагается, что новые лекарственные препараты будут действовать на генные и белковые мишени, что будет способствовать повышению их эффективности.

Каждый человек обладает уникальным геномом: мы отличаемся друг от друга приблизительно одной позицией нуклеотидов из тысячи. Изучение генного разнообразия может дать ключ к пониманию уникальности личности, роли наследственности в интеллектуальных способностях и чертах характера. В обозримом будущем станет возможным создание генетического паспорта каждого человека.

Контрольные вопросы

1. В чем заключается сущность метода Декарта научного познания?

2. Как определяется достоверность научных знаний?

3. Что составляет основу научной теории?

4. Какова роль эксперимента и опыта в постижении естественнонаучной истины?

5. Чем обусловливается неточность экспериментальных результатов?

6. Назовите основные положения теории естественно-научного познания.

7. Охарактеризуйте три стадии естественно-научного познания истины.

8. Что означает относительность естественно-научных знаний?

9. В чем заключается единство эмпирического и теоретического знаний?

10. Какова роль ощущений и представлений в процессе познания?

11. Как устанавливается научный факт?

12. Что такое эксперимент? Чем отличается эксперимент от наблюдения?

13. Каковы особенности современных технических средств эксперимента?

14. Назовите основные формы мышления.

15. На чем основывается научное предвидение?

16. В чем заключается методология естествознания?

17. Дайте краткую характеристику методов и приемов естественнонаучных исследований.

18. Что такое научное открытие?

19. Какова роль творческого воображения в научном поиске?

20. Как строится научное доказательство?

21. Назовите основные аргументы, определяющие практическую направленность эксперимента.

22. Из каких этапов состоит эксперимент?

23. Как повышается точность экспериментальных измерений?

24. Какие операции включает обработка экспериментальных результатов?

25. В чем заключается специфика современных экспериментальных и теоретических исследований?

26. Назовите причины оторванности теории от эксперимента.

27. В каких трех направлениях, важных для эксперимента, развивается лазерная техника?

28. Для чего применяется синхронное излучение?

29. Какие процессы и свойства исследуются методом ядерного магнитного резонанса?

30. Дайте краткую характеристику возможностей оптической и масс- спектроскопии.

31. Что можно определить методами рентгеноструктурного анализа и нейтронографии?

32. Какова разрешающая способность туннельного микроскопа?

33. В каких материалах и когда обнаружена высокотемпературная сверхпроводимость?

34. В чем специфика и преимущества химического лазера?

35. Каковы особенности атомного лазера?

36. Для чего применяются молекулярные пучки?

37. На чем основана технология атомных размеров?

38. Каковы результаты и перспективы исследований генома человека?

39. Назовите важнейшие последние достижения современного естествознания.

Оглавление

* * *

Приведённый ознакомительный фрагмент книги Концепции современного естествознания (С. Х. Карпенков) предоставлен нашим книжным партнёром — компанией ЛитРес.

Купить и скачать полную версию книги в форматах FB2, ePub, MOBI, TXT, HTML, RTF и других

а б в г д е ё ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ э ю я