Модель мира, генерируемая «пятном Роршаха»

Федеральное агентство воздушного транспорта

 (Росавиация)

ФГОУ ВПО «Академия гражданской авиации»

С.В.Сипаров

Концепции современного естествознания

Учебное пособие

Санкт-Петербург

2005

Ш87(03)

Сипаров С.В. Концепции современного естествознания: Учебное пособие / Академия ГА. С.-Петербург, 2005.

Издается в соответствии с программой дисциплины «Концепции современного естествознания».

Излагаются вопросы философии науки, происхождения и свойств Вселенной (галактик, звезд, планет солнечной системы), происхождения и строения Земли, геологии и географии, теории эволюции в химическо-молекулярном и биологическом аспектах, современной физики (основы квантовой теории, теории относительности и теории коллективных явлений), а также основы учения о ноосфере.

Ил. 3., Табл. 2, Библ. 49 назв.

Рецензенты: В.А.Родионова, д-р физ-мат. наук проф.

                 А.Я.Казаков, д-р физ.-мат. наук проф.

                      Ó Академия гражданской авиации, 2005

Оглавление

Предисловие                                                                              4

Введение                                                                                    7                                                                      

Глава 1. Философия науки                                                      20

Глава 2. Вселенная, звезды, планеты                                     31

Глава 3. Земля                                                                          54

Глава 4. Эволюция                                                                   66

Глава 5. Основные концепции современной физики              93

Глава 6. Ноосфера                                                                   114  

Литература                                                                               118

Послесловие                                                                             120

Предисловие

     Все культурное богатство человечества можно разделить на две большие категории, две части – гуманитарную и естественнонаучную. К первой относятся философия, история, литература, искусство, религия… Ко второй – физика, химия, биология, география… Это не единственное и не исчерпывающее деление, но оно, как мне кажется, очевидно. В рамках первой категории человек занимается собой, себе подобными, сообществом людей. В рамках второй – окружающим миром, той живой и неживой природой, в которой он живет.

     Одной из основных проблем, с которыми приходится иметь дело любому человеку на протяжении всей жизни, является проблема взаимопонимания. Оказывается чрезвычайно сложным поставить себя на место другого человека, понять ход его мысли, понять его ассоциации. Поэтому неслучайным является включение гуманитарных дисциплин в программы естественнонаучных и технических вузов, поэтому столь же важно сообщить гуманитариям основные сведения из естественных наук, показать, что привлекает внимание «естественников» и дать понять особенности хода мысли этих «естественников», основанного на концепциях современного естествознания. Важно отметить также, что именно студенты-гуманитарии подготавливаются к тому, чтобы участвовать в управлении, принимать решения. Это означает, что они должны иметь представление как о последствиях (в частности, экологических) таких решений для окружающей среды, так и о способах оценки обоснованности возможных перспективных исследований. Для этого необходимо иметь хотя бы минимальное представление об основных концепциях современного естествознания и о способах его развития.

     В настоящее время существует целый ряд соответствующих учебников. Общей их чертой является то, что почти все они написаны гуманитариями – философами, освещающими проблемы естествознания. И хотя это обстоятельство, возможно, облегчает студентам-гуманитариям восприятие материала, оно имеет тот недостаток, что не демонстрирует подход к данному предмету человека с естественнонаучным складом ума. C другой стороны, имеются и учебники по этой дисциплине, наполненные конкретными сведениями, формулами, которые мало понятны гуманитариям. Естествознание предстает в этих учебниках как набор твердо установленных истин, догм, часто имеющих сложный формализованный вид. Таким образом, оба указанных типа учебников не решают задачу, сформулированную в предыдущем абзаце.

      Это учебное пособие, представляющие собой основу лекций, читаемых мной студентам – юристам, экономистам, менеджерам Академии гражданской авиации и Инженерно-экономического университета, я пишу в надежде восполнить этот пробел.

   Первое, что бросается в глаза, – это само название дисциплины «Концепции современного естествознания». Каждое из этих трех слов несет важную смысловую нагрузку. Что такое концепция? Скорее всего, какая-то философская категория, да и в гуманитарных науках мы то и дело сталкиваемся с теми или иными концепциями того или иного автора. При чем здесь, скажем, химия или география? Что за нужда выделять естествознание как-то отдельно? Что особенного в очевидном для всех отличии естественнонаучной теории от искусствоведческой статьи или юридического трактата? Наконец, слово «современного» подразумевает какую-то историческую перспективу.

Этим и некоторым другим близким вопросам посвящены введение и первая глава. В последующих главах сделана попытка последовательно, хотя и весьма кратко, изложить основные концепции по поводу того, что из себя представляет и как развивается внешний мир. Сначала мы рассмотрим Вселенную в целом, галактики, звезды, планеты. Затем – Землю, ее строение, ее геологическое развитие. После этого обсудим взгляды на эволюцию, которая, возможно, привела к появлению человека. И, наконец, – идеи этого человека относительно сути устройства окружающего мира. От этих идей до понятия ноосферы, обсуждаемой в завершение, один шаг.

Материал учебного пособия может оказаться достаточно сложным для восприятия. Тому есть несколько причин. Первая – уже упоминавшееся различие в подходах гуманитария и естественника. Вторая – объективная сложность предметов рассмотрения, что само по себе требует усилий. Третья – высокая концентрация понятий, идей и терминов, недостаток «воды», необходимой для их успешного усвоения. Преодоление первой составляет одну из заявленных целей. Вторая потребует размышлений – иногда после каждого абзаца, поскольку круг смутно знакомых (а то и незнакомых) со школы идей преподносится с непривычной стороны и не представляет собой набор истин, предназначенных для заучивания. Третья обусловлена методически – на лекциях материал разбирается более подробно, в то время как данное пособие представляет собой лишь вспомогательный материал, облегчающий усвоение дисциплины.

Введение

     Объективность и субъективность окружающего мира; модели первого и второго уровня; мир Платона-Роршаха; модель круга; эксперимент на расстоянии; время; конвенциональность естественно-научных теорий; роль концепций в естествознании.

Окружающий нас мир настолько привычен, настолько естественной кажется идея о том, что он не только существует, но и является таким, каким мы его видим (воспринимаем), что подвергнуть это сомнению кажется нелепым. Однако основания для этого есть. Будем для определенности говорить о зрении, хотя все последующее относится и к другим органам чувств. Что такое «видеть»? На оптический детектор (глаз), которым оснащен человек, поступают сигналы. Они проходят через линзу (хрусталик) и попадают на чувствительные элементы (палочки и колбочки), которые реагируют так или иначе в зависимости от энергии (длины волны, цвета) оптического сигнала, вырабатывая соответствующий электрический сигнал. Эти обработанные сигналы по кабелю (зрительному нерву) поступают в процессор (мозг), где по определенным правилам превращаются в целостную картину – картину окружающего мира. Что это за правила, сказать трудно, однако не вызывает сомнения тот факт, что они сообщаются каждому отдельному «процессору» в период его обучения.

Рассмотрим пример эхолокации у летучих мышей. Эти животные не просто обрабатывают сигналы, поступающие к ним из внешнего мира, они сами – источники таких сигналов, причем весьма замысловатых. Зрение, т.е. восприятие электромагнитных сигналов, у летучих мышей практически отсутствует. Их способ восприятия сигналов извне основан на звуковых, акустических сигналах, которые сами они и испускают. При этом испускаемые ими звуки (ультразвуковой частоты) отражаются от поверхностей вокруг и воспринимаются органами слуха летучих мышей. Не рассматривая здесь огромноe количествo «технических» вопросов, которые были решены природой при «разработке» такого «сонара», отметим лишь следующее. Когда человек использует подобную конструкцию (сонар или радар), он всегда так или иначе трансформирует получаемые сигналы в зрительные образы, а также извлекает из них количественную информацию – расстояния, углы. У летучих же мышей нет зрения, и мир звуков – различной и переменной частоты, т.е. с нашей точки зрения шумы и завывания – это то единственное, что не только позволяет им свободно ориентироваться на местности, но летать и ловить летающих насекомых, также отражающих звуки, издаваемые летучими мышами. Какой же должна быть программа восприятия мира, которой пользуются они? Каким же воспринимают мир летучие мыши – существа, с которыми мы живем в одном, казалось бы знакомом мире? Ведь даже о существовании Солнца они могут только «строить смутные догадки». Вопросы, которые могли бы задать миру «ученые-летучие мыши» путем экспериментов, были бы совсем не те, что задают ученые-люди.

Менее очевидным, но более важным для обсуждаемого здесь, является существование реального Маугли – человеческого ребенка, воспитанного животными. Вновь попав к людям в возрасте нескольких лет, такой ребенок оказывается неспособным вести человеческий образ жизни, не говоря уже об освоении речи. Его способ отбора и обработки сигналов из окружающего мира настолько радикально отличается от человеческого, что установить с ним контакт оказывается невозможно.

И хотя в случае с Маугли его способ восприятия мира скорее всего мало отличается от способа восприятия других людей в силу общей биологической природы, его правила восприятия, т.е. способ отбора и трактовки, а затем правила поведения, а затем способ общения передаются человеку в процессе его воспитания прямо с момента рождения. Все мы проходим через это и в результате воспринимаем мир примерно одинаково. Примерно – потому, что, скажем, на примере людей искусства мы можем обнаружить различия в восприятии.

Итак, существует некая «резидентная программа» восприятия, вводимая в сознание человека в процессе его обучения. При вводе какой-либо иной программы мы могли бы увидеть иной мир. Будем называть это первым уровнем отражения, фактически, неосознаваемым, бытовым. Попытка описать воспринимаемый мир требует введения имен, терминов, а затем и языка, подчиняющегося некоторым общим правилам (в буквальном смысле – правилам грамматики). Стремление, с одной стороны обобщить, а с другой, – максимально упростить (формализовать) эти правила приводит к введению математики в качестве языка описания внешнего мира. Всевозможные проявления этого мира пытаются формулировать в виде законов, выраженных с помощью формул. Это – второй уровень отражения, уже вполне осознаваемый, как говорят, научный. Для построения непротиворечивого описания необходимо иметь общий фундамент, и это – система аксиом или та или иная концепция, лежащая в основе такого описания.

Хотелось бы подчеркнуть важность осознания того, что в основе любого описания проявления внешнего мира лежит концепция. То, что несмотря на свою очевидность, она является условной, мы рассмотрим на примере трех следующих моделей.

Модель мира, генерируемая «пятном Роршаха»

В этом примере мы будем предполагать только, что мир существует, и мы можем его воспринять. Убедимся, что окружающий нас мир мог бы быть совсем иным.

 В известном психологическом тесте Роршаха на лист бумаги наносится чернильная клякса, после чего лист сгибают пополам так, чтобы получилось симметричное, хотя и бесформенное изображение, и испытуемому предлагается сказать, что он видит на бумаге. В зависимости от ассоциаций испытуемого делается вывод о его психологических особенностях.

Модернизируем этот опыт в своих целях. Предложим первому испытуемому нанести несколько дополнительных точек или линий в соответствии с тем, что он видит, а затем показать то, что получилось, другому человеку. Вероятнее всего, что этот последний увидит то же, что и первый (хотя если предъявить ему исходное пятно, его ответ вполне может оказаться другим). Предложим и ему нанести на это пятно с точками и линиями, оставшимися от первого, также и свои точки и линии в соответствии с его восприятием. Затем предложим получившееся следующему испытуемому и т.д. В конце концов, возникнет подробная развернутая картина с массой деталей, не опознать которую будет невозможно. Покажем теперь исходное пятно испытуемому из второй группы, и, убедившись, что он увидел не то, что первый испытуемый из первой группы, дадим ему карандаш и вновь повторим всю процедуру с последующими испытуемыми. В результате мы вновь увидим подробную развернутую картину, но уже совершенно другую.

Когда естествоиспытатель формирует свое представление о явлении, а затем проверяет его экспериментально, трактуя происходящее соответствующим образом, происходит нечто, подобное внесению дополнительных линий в пятно Роршаха. Используя для описания явления формализованную в соответствии с человеческой логикой структуру (в особенности математическую), наблюдатель способствует превращению «мнения» в «факт», доступный для восприятия другим человеком (можно сравнить все это с «идеями» и «тенями» Платона). При «нанесении все новых линий» (проведении все новых соответственно трактуемых экспериментов), все большее число людей видит то, что увидел первый, происходит материализация, а иногда и техническая реализация идеи. Такова философская сторона роли наблюдателя в физическом эксперименте. Обратим внимание на обстоятельство, существенно влияющее на материализацию идеи: чтобы сообщить свое видение мира другому человеку, другому сознанию, используется язык, обладающий свойством непротиворечивости.

Таким образом, из хаоса сигналов выбирается некоторая картина, которая затем объективируется путем надлежащего выбора экспериментов и демонстрации их другому наблюдателю с использованием непротиворечивого языка. Эта модель показывает, как наблюдаемая всеми картина мира непосредственно строится в разультате последовательных наблюдений и обобществления получаемой информации.