(по В.И. Вернадскому, 1938)
| Косные природные вещества | Живые природные тела |
| Косные дисперсные тела возникают в ходе обычных физико-химических процессов | Живые природные тела характеризуются сложными биохимическими процессами и являются составной частью биосферы |
| Чрезвычайно разнообразны (атомы, планеты, скалы); взятые в целом, они никакой генетической связи между собой не имеют | Разнообразие этих тел основано на единстве морфологическом (клеточное строение), химическом (органические вещества), динамическом (способные к воспроизведению себе подобных) |
| Новые тела возникают в ходе физико-химических и геологических процессов безотносительно или ранее бывших тел и не обладают сходством с предшественниками | Живые природные тела на нашей планете в настоящее время возникают путем рождения от им подобных предков. Между предками и потомками существует генетическая связь |
| Костное естественное тело меняется от внешних причин | Живое естественное тело растет и размножается; ему свойственны внутренние сложные химические процессы расщепления и синтеза органических веществ |
| Химический состав косных природных тел является функцией состава и свойств окружающей среды | Химический состав живых природных тел создается ими самими |
| Природные процессы в области косных тел приводят к уменьшению свободной энергии и росту энтропии | Реакции метаболизма приводят к увеличению свободной энергии во внутренней среде живых тел и, следовательно, к падению в них энтропии |
| Твердые и мезоморфные косные тела устойчивы в течение геологического времени | Живые природные тела сменяют друг друга в ходе эволюционного процесса |
Задача естествознания - проследить проявление этих законов в нашей Вселенной.
Исторический очерк
Оба фундаментальных закона сформулированы в своей основе ХVIII - XIX веках. Первоначально их глобальность была не совсем понята. Только в наше время, именно современное естествознание, подходит к более адекватной их оценке.
Впервые зако н сохранения вещества был сформулирован М.В. Ломоносовым (1711-1765) в 1748 г. Он на основании многочисленных экспериментов отметил, что при химических реакциях масса (вес) веществ, вступающих в реакцию, равна массе (весу) веществ, образующихся в результате реакции.
Позднее, в 1789 г. А. Лаувазье (1743-1808) уточнил, что при химических реакциях сохраняется не только общая масса (вес) реагентов, но и масса каждого из них.
В 1840 г. русским химиком, академиком Г.И. Гессом (1802-1850) сформулирован принцип Гесса (1840) – тепловой эффект реакции зависит только от начального и конечного состояния вещества. Химические реакции связаны с поглощением или выделением энергии (экзотермические и эндотермические реакции). Выделение теплоты при реакциях доказывает, что реагенты обладали некой скрытой энергией. Это энергия химических связей. В ходе реакции она превращается либо в тепловую, либо в лучистую (люминесценция). Следовательно, по Гессу, реакции синтеза идут с поглощением энергии, в реакциях распада происходит выделение энергии. В целом, химические реакции сопровождаются взаимопревращением энергии: тепловой и энергии химических связей.
Таким образом, закон Ломоносова-Лаувазье расширился. Он стал звучать: вещество и энергия не исчезают и не возникают вновь, они в различных природных процессах лишь изменяются, переходя из одной формы в другую.
Наконец, в 1905 г. Альберт Эйнштейн (1879-1955) в небольшой статье «К электродинамике движущихся тел» (1905 г.), что между веществом, энергией и движением существует связь, выраженная формулой: Е=mс2, где Е - энергия, m- масса тела, с- скорость света в вакууме (3000000 км/сек).
В названной статье Эйнштейн сформулировал сущность специальной теории относи тельности, где дал цельную картину физики больших скоростей:
- во всех системах отсчета для тел, движущихся по отношению друг к другу равномерно и прямолинейно, действуют одни и те же законы природы;
- скорость света в вакууме одинакова для всех систем отсчета;
- так как скорость света постоянна, то относительными является расстояние и время;
- при приближении скорости движения тела к скорости света масса его возрастает, а при овладении двух скоростей она увеличивается до бесконечности;
- время в системе также зависит от скорости ее движения – чем выше скорость, тем медленнее течет время.
Таким образом, в рассмотренной поистине гениальной формуле оказались взаимосвязаны энергия, движение (скорость), масса (материя), пространство и время.
В свою очередь, из свойств пространства и времени вытекает необратимость времени («стрела времени»), исторических процессов в природе.
Все это предопределило признание реальности эволюционных изменений Вселенной и утверждение принципа глобального эволюционизма в естествознании.
Закон эволюции был сформулирован и всесторонне проанализированы его факторы лишь в 1859 г. Чарльзом Дарвином. Однако его окончательному утверждению предшествовала длительная предыстория.
Первые идеи развития природы высказывались еще античными учеными. Аристотель (384-322гг до н.э.) выразил ее в попытке систематизировать объекты живой и неживой природы, расположив их в виде «лестницы существ». Позднее в XVII – XVIII веках к этой идее возвратились Г.В. Лейбниц (1646-1716), Ж. Бонне (1720-1754), Ж.Б. Рабине (1735-1820), А.Н. Радищев (1749-1802) и др.
Г.В. Лейбниц исходил из учения о монадах - «элементах вещей». Он считал, что они составляют внутреннюю причину развития, образуя поток от «голых» монад до монад-«духов».
Ж. Бонне впервые доказал, что «лестница существ» отражает развитие от минералов до человека. Ж.. Б. Рабине подчеркнул, что «природа всегда переходила от менее сложного к более сложному». Наконец, А.Н. Радищев внес идею преемственности и оживил окаменевшую «лестницу».
В целом, в представлениях о «л естнице сущес тв» воплотились идеи единства и многообразия объектов неживой и живой природы.
Первая попытка проследить развитие природы принадлежит Ж. Бюффону (1707 - 1788). Согласно его представлениям, Земля возникла, отделившись от Солнца. Она постепенно остывала, что приводило к появлению коры, позднее сформировался Мировой океан. Затем появились живые организмы. Они жили первоначально в воде, затем завоевали сушу. Наконец, появился человек.
В России близкие идеи развивал М.В. Ломоносов. В статье «О слоях земных» на основе анализа большого фактического материала он приходит к заключению о всеобщей изменяемости и развитии. Так, например, находки окаменелых раковин моллюсков в горах доказывают, что раньше здесь было море.
В дальнейшем идеи развития высказывались целым рядом ученых, среди которых члены Петербургской академии наук П.С. Паллас (1741-1811), К.Ф. Вольф (1733-1794). Первому принадлежит гениальная мысль о том, что виды, роды и семейства не образуют прямой восходящей «лестницы». По его мнению, система органических тел подобна дереву, стоящему на неорганической природе, как на почве.
Большое значение для формирования эволюционизма имели наблюдения К.Ф. Вольфа за последовательными этапами формирования сложного организма птенца птиц на недифференцированного материала яйца. Согласно К.Ф. Вольфу, каждая особь живой природы претерпевает сложный путь индивидуального развития.
Обоснование идей изменяемости и развития природы привело к появлению эволюционных концепций.
Одной из них была, сформулированная в конце XVIII века, концепция Эразма Дарвина (1731-1802). В его поэме «Храм природы» отмечено единство живой и неживой природы прослежен путь развития от простых форм к более сложным, вплоть до человека. Он признает изменяемость природы под воздействием среды и даже упоминает об отборе, уничтожающем все несовершенные формы.
Первой целостной эволюционной концепцией, отразившей ypoвень развития естественных наук и философской мысли XVIII века, явилась концепция Ж. Б. Ламарка (1741-1829). Он пытался сформулировать теорию эволюции и найти ее факторы. Однако, не расставшись с идеей «лестницы существ» в учении о градациях (ступенеобразное повышение организации), он выделяет два фактора эволюции:
- стремление организмов к усовершенствованию;
- воздействие среды как способ приспособительной изменяемости.
В такой трактовке факторов эволюции проявился дуализм философии Ж.Б. Ламарка.
Последовательная, хорошо обоснованная огромным фактическим материалом, теория эволюции была разработана Чарльзом Дарвином (1809-1882). Он выделил реальные факторы эволюции и показал, что главный ее результат – возникновение видов, приспособленных к среде обитания. Усложнение видов, по Ч. Дарвину, - это результат изменения, усложнения среды, ибо с появлением каждого нового вида среда обитания остальных изменяется, усложняется.
Таким образом, эволюционный процесс происходит в результате взаимодействия организмов и среды. В этом состоит диалектно-материалистическая сущность теории эволюции живой природы.
В середине XX века эволюционизм стал ведущим мировоззрением. В наши дни идея эволюции получила развитие и в науках о неживой природе.
В философии, физике, химии и биологии возникло понимание, что окружающий мир представляет сложную целостную систему. Все ее компоненты взаимодействуют, в результате этого система способна саморазвиваться. Построением общей теории процессов самоорганизации в неживой и живой природе занимается новая научная дисциплина – синергетика. В 1978 г. была опубликована первая монография по синергетике, автор которой, автор которой Г. Хакен. Он предложил этот термин - «синергетика». В настоящее время вал работ по теории самоорганизации растет с быстротой снежного кома.
Формированию этого раздела науки способствовали многие работы физиков, биологов, математиков, философов. Уже в XVIII-XIX веках высказывались отдельные идеи синергетического плана. И. Кант (1724-1804). П. Лаплас (1749-1827) были первыми, кто отметил эволюцию космических объектов. Ч. Дарвин утвердил эволюционизм в биологии. В.И. Вернадский в теории биосферы рассмотрел эволюцию всей совокупности природных тел, показал их взаимозависимость. По В.И. Вернадскому, появление и развитие живого вещества – это этап эволюции материи во Вселенной.
Согласно современным взглядам, исходным пунктом для эволюционного процесса служит наличие открытой системы, которая взаимодействует с окружающей средой путем обмена энергией, веществом и информацией. Благодаря случайным отклонениям системы (флуктуаций) в ней постепенно расшатывается прежний порядок и может возникнуть новый порядок или структура. Один из теоретиков синергетики бельгийский ученый, лауреат Нобелевской премии И.Р. Пригожин характеризует самоорганизацию как «порядок через флуктуации», как путь от хаоса к порядку.
Таким образом, синергетика разрушает многие привычные npедставления. Хаос теперь рассматривается не как деструктивное состояние, а как предшественник порядка, появления структур различной сложности. Процесс самоорганизации постоянно порождает из хаоса новые квазистабильные системы и превращает их в новый материал для образования более сложных структур. Эволюция как естественный процесс оказывается всеобщим, универсальным процессом. Более того, эволюция - это способ существования Вселенной.
Парадигма самоорганизации в настоящее время все шире npoтекает не только в естественные науки, но и в социально-гуманитарное знание, и приобретает характер общенаучного принципа.
Итак, каковы же предмет, законы, метод и общая парадигма современного естествознания?
- Предмет, и зучае мый этой наукой - природное (естественное) тело.
- Основные законы - закон сохранения и закон эво люции.
-Метод современного естествознания как науки интегративного плана – выделение и обобщение наиболее общих фактов и закономерностей, накопленных отраслевыми дисциплинами. Отсюда вытекает как инструмент (способ) и задача естествознания – получение наибольшей информации из наименьшего числа фактов. Это и позволяет выделить общие закономерности, объясняющие с единой точки зрения, казалось бы, ничем не связанные явления.
- Основным результатом современного естествознания является формирование общей научной картины мира. Последняя включает наиболее крупные научные обобщения, к которым относится:
- теория пульсирующей Вселенной;
- теория биосферы;
- теория систем и путей их самоорганизации;
- теория глобального эволюционизма.