Естествознание и Вселенная

– X этап – ноотехнологический. Этот этап развития естествознания еще не наступил, но это единственно разумный вариант дальнейшего существования человечества. Сущность этого этапа должна заключаться в том, что необходимо прекратить безвозвратно использовать ресурсы Земли. Надо научиться управлять глобальным круговоротом веществ и энергии, где человек – лишь часть этого процесса (не паразит, а симбионт).

В заключении можно отметить следующие открытия в естествознании, которые привели к локальным  научным революциям XX века и способствовали формированию современной картины  мира:

·  в космологии –  модель Большого взрыва и расширяющейся Вселенной;

·  в геологии –  тектоника литосферных плит;

·  в физике –  смещение точки отсчета от материи к энергии и от вещества к полю, относительность пространства-времени;

·  в квантовой механике – открытие явления корпускулярно-волнового дуализма;

·  в синергетике – становление новых структур в неживой природе;

·  в антропологии – модели происхождения человека;

·  в экологии – взаимодействие живого со средой;

·  в генетике – механизм воспроизводства жизни и т.д.

3. Пространство и время в современной научной картине мира. Свойства пространства и времени

Проблемы пространства и  времени привлекали внимание философов  и ученых с давних времен. Это  неудивительно, поскольку все, что  существует в мире имеет отношение  к пространству и времени, они  незримо охватывают и входят во все  сущее. Однако понять, что собой представляют пространство и время, весьма непросто, и разные мыслители по-разному  объясняли эти всем нам знакомые и одновременно загадочные феномены. Платон описывал время как движущийся образ вечности, Аристотель видел  в пространстве и времени проявления отношений вещей. Некоторые отказывали времени и пространству в реальном существовании. Например, Кант считал основной ошибкой наших обычных  представлений о времени и  пространстве их понимание как "реальных сущностей", на самом же деле они  есть только формы нашего созерцания мира. Но были и те, кто, подобно французскому философу А. Бергсону, считали время  реальной и действенной сущностью, которая "вгрызается в вещи и оставляет  на них следы своих зубов".

На уровне здравого смысла мы понимаем время как нечто, похожее  на большую реку - на "реку времени". Время предстает как поток, текущий  с постоянной скоростью и только в одном направлении. Захваченные  этим потоком вещи по мере движения изнашиваются, стареют и распадаются  в предназначенные им сроки. Исток  этой реки скрыт в глубине тысячелетий, неясно также куда течет эта наполненная  событиями река и чем она может  закончиться. Пространство же мы обычно представляем себе как гигантский и  неподвижный сосуд - вместилище, в  котором движутся все вещи и происходят все события.

В научном познании были разработаны две основные концепции  пространства и времени, которые  получили название субстанциональной  и реляционной. В рамках первой пространство и время понимаются как самостоятельные, существующие независимо от материи  субстанции, внутри и на фоне которых  происходят все движения и взаимодействия вещей. В науке эта концепция  представлена абсолютным пространством  и временем механики Ньютона. Вторая концепция связывает свойства пространства и времени с отношениями между  материальными системами и явлениями. Эта концепция, как уже отмечалось, отстаивалась Аристотелем, позднее - Лейбницем, в современной трактовке она  соответствует тем понятиям пространства и времени, которые были разработаны  в теории относительности Эйнштейна.

Нужно отметить, что Ньютон был глубоко религиозным человеком  и считал, что мировое пространство и время являются огромными "чувствилищами" Бога. Люди же со своими малыми "чувствилищами" могут только приблизительно воспринимать временные и пространственные отношения. Но в своих научных трудах, рассуждая о пространстве и времени, Ньютон апеллировал не столько к теологическим аргументам, сколько к атомистическому учению. Материя состоит из атомов, но кроме них должно существовать их вместилище - пространство и время. В своих знаменитых "Математических началах натуральной философии" Ньютон следующим образом описывал их сущность. "Время, пространство, место и движение составляют понятия общеизвестные. Однако необходимо заметить, что эти понятия обыкновенно относятся к тому, что постигается нашими чувствами. Отсюда происходят некоторые неправильные суждения, для устранения которых необходимо вышеприведенные понятия разделить на абсолютные и относительные, истинные и кажущиеся, математические и обыденные... Абсолютное, истинное, математическое время само по себе и по самой своей сущности, без всякого отношения к чему-либо внешнему протекает равномерно и иначе называется длительностью... Абсолютное пространство по своей сущности, безотносительно к чему бы то ни было внешнему, остается всегда одинаковым и неподвижным".

Итак, субстанциальная концепция  рассматривает абсолютное время  и абсолютное пространство как особые сущности, которые существуют сами по себе, независимо от материальных объектов. Они являются как бы ареной системой отсчета, в которой находятся  все вещи и протекают все явления. Но эта арена может существовать и без вещей и по сути не взаимодействует  с ними.

В начале XX в. на смену ньютоновской механике пришла теория относительности  Эйнштейна, которая отказалась от понятий  абсолютного пространства и времени. Для Эйнштейна время и пространство определяются свойствами и отношениями  вещей и структурой Вселенной  в целом. В реляционной концепции  вне отношений между различными материальными объектами и процессами пространства и времени не существует.

Следует отметить, что в  последние десятилетия XX в. наметился  новый сдвиг в понимании времени  и пространства. Он связан с тем, что современная наука все  более переходит от изучения простых  форм движения к исследованию эволюции сложных, открытых материальных систем. Этот переход заставил ученых отказаться от господствовавшей в естествознании с XVII в. картины мира как гигантского  механизма, части которого синхронизируются некоторыми едиными пространственно-временными соотношениями. Некоторые части  Вселенной действительно могут  действовать как механизмы. Но таковы только замкнутые системы, которые  составляют лишь часть реальности. Большинство же материальных систем являются открытыми - они обмениваются энергией, веществом с окружающей средой, в связи с чем их внутренняя организация постоянно меняется. К числу таких открытых систем принадлежат сложные физико-химические, биологические и социальные системы.

Открытый характер большинства  систем во Вселенной заставляет отказаться от мысли, что в реальности господствуют стабильность и равновесие. В мире значительно большую роль играют неустойчивость и неравновесность, переход от хаоса к порядку  и от порядка к хаосу. Поэтому  простое геометрическое пространство и время классической и даже эйнштейновской физики уже недостаточно для понимания  процессов самоорганизации и  взаимодействия неравновесных открытых систем. Пространство и особенно время  стали соотноситься с нелинейными  и необратимыми процессами становления  порядка из хаоса и представать  все более реальными и действенными сущностями, которые и в самом  деле могут "вгрызаться в вещи и  оставлять на них следы своих  зубов". 

Свойства пространства и времени

Какие же основные свойства пространства и времени мы можем  указать? Прежде всего пространство и время объективны и реальны, т. е. существуют независимо от сознания людей и познания ими этой объективной  реальности. Человек все более  и более углубляет свои знания о ней. Однако в истории науки и философии существовал и другой взгляд на пространство и время — как только субъективных всеобщих форм нашего созерцания.

Согласно этой точке зрения, пространство и время не присущи самим вещам, а зависят от познающего субъекта. В данном случае преувеличивается относительность нашего знания на каждом историческом этапе его развития. Эта точка зрения отстаивается сторонниками философии И. Канта.

Пространство и время  являются также универсальными, всеобщими формами бытия материи. Нет явлений, событий, предметов, которые существовали бы вне пространства или вне времени. У Гегеля высшей реальностью является абсолютная идея, или абсолютный дух, который существует вне пространства и вне времени. Только производная от абсолютной идеи природа развертывается в пространстве.

Важным свойством пространства является его трехмерность. Положение  любого предмета может быть точно  определено только с помощью трех независимых величин — координат. В прямоугольной декартовой системе  координат это —X, У, 2, называемые длиной, шириной и высотой. В сферической  системе координат — радиус-вектор г и углы а и р. В цилиндрической системе — высота г, радиус-вектор и угол ос.

В науке используется понятие  многомерного пространства (и-мерного). Это понятие математической абстракции играет важную роль. К реальному  пространству оно не имеет отношения. Каждая координата, например, 6-мерного пространства может указывать на какое-то любое свойство рассматриваемой физической реальности: температуру, плотность, скорость, массу и т.д. В последнее время была выдвинута гипотеза о реальных II измерениях в области микромира в первые моменты рождения нашей Вселенной: 10 — пространственных и одно — временное. Затем из них возникает 4-мерный континуум (лат. сопйтшт — непрерывное, сплошное).

В отличие от пространства, в каждую точку которого можно  снова и снова возвращаться (и  в этом отношении оно является как бы обратимым), время — необратимо и одномерно. Оно течет из прошлого через настоящее к будущему. Нельзя возвратиться назад в какую-либо точку времени, но нельзя и перескочить через какой-либо временной промежуток в будущее. Отсюда следует, что время составляет как бы рамки для причинно-следственных связей. Некоторые утверждают, что необратимость времени и его направленность определяются причинной связью, так как причина всегда предшествует следствию. Однако очевидно, что понятие предшествования уже предполагает время. Более прав поэтому Г. Рейхенбах, который пишет: "Не только временной порядок, но и объединенный пространственно-временной порядок раскрываются как упорядочивающая схема, управляющая причинными цепями, и, таким образом, как выражение каузальной структуры вселенной".

Необратимость времени в  макроскопических процессах находит свое воплощение в законе возрастания энтропии. В обратимых процессах энтропия (мера внутренней неупорядоченности системы) остается постоянной, в необратимых — возрастает. Реальные же процессы всегда необратимы. В замкнутой системе максимально возможная энтропия соответствует наступлению в ней теплового равновесия: разности температур в отдельных частях системы исчезают и макроскопические процессы становятся невозможными. Вся присущая системе энергия превращается в энергию неупорядоченного, хаотического движения микрочастиц, и обратный переход тепла в работу невозможен.

Писатель-фантаст Р. Брэдбери в одной из своих повестей иллюстрирует свойство необратимости и однонаправленности времени на примере эксперимента, который, якобы, проводят существа, обитающие в четвертом измерении, над землянами. Они ставят над небольшим городком колпак, представляющий собой слой воздуха, в котором время на одну секунду отстает от течения времени в городке. Машины, идущие в город или из города, самолеты, взлетающие в воздух, обнаруживают вдруг невидимое препятствие и вынуждены возвращаться обратно. И в самом деле, невозможно вернуться во времени на любую долю секунды, и этот колпак является самым прочным препятствием для тех, кто мог бы проникнуть в город или выйти из него.

Пространство обладает свойством  однородности и изотропности, а время — однородности. Однородность пространства заключается в равноправии всех его точек, а изотропность — в равноправии всех направлений. Во времени все точки равноправны, не существует преимущественной точки отсчета, любую можно принимать за начальную.

Указанные свойства пространства и времени связаны с главными законами физики — законами сохранения. Если свойства системы не меняются от преобразования переменных, то ей соответствует  определенный закон сохранения. Это  — одно из существенных выражений  симметрии в мире. Симметрии относительно сдвига времени (однородности времени) соответствует закон сохранения энергии; симметрии относительно пространственного сдвига (однородности пространства) — закон сохранения импульса; симметрии по отношению поворота координатных осей (изотропности пространства) — закон сохранения момента импульса, или углового момента. Из этих свойств вытекает и независимость пространственно-временного интервала, его инвариантность и абсолютность по отношению ко всем системам отсчета.

В современной науке используются также понятия биологического, психологического и социального пространства и времени.Биологическое пространство и время характеризуют особенности пространственно-временных параметров органической материи: биологическое бытие человеческого индивида, смену видов растительных и животных организмов.

Психологическое пространство и время характеризуют основные перцептивные структуры пространства и времени, связанные с восприятиями. Перцептивные поля — поля вкусовые, визуальные и т. д. Выявлены неоднородность перцептивного пространства, его асимметрия, а также эффект обратимости времени в бессознательных и траиспсихических процессах. Существует также синхронизм психических процессов, состоящий в одновременном параллельном проявлении идентичных психических переживаний у двоих или нескольких личностей.

Социальное пространство и время характеризуют особенности  протяженности и пространственности социальных объектов. Неоднородность структурных связей в социальных системах определяется распределением социальных групп и величиной  их социального потенциала, а также  локальными метрическими свойствами объектов. Коммуникативные и интерактивные  взаимодействия социальных структур фиксируют  особенности параметров времени  в ретрансляции социального опыта  и одновременность в протекании социальных событий.

4. Список используемой литературы