Панорама современного естесствознания

    Говоря  о влиянии окружающей среды на здоровье человека, следует иметь  в виду, что экологической проблемы в чистом виде не существует. Она  всегда прямо или косвенно связана  с политикой, экономикой, новыми технологиями, наконец, с общей культурой человека и общества, с уровнем зрелости экологического сознания в нем. Все факторы, влияющие на экологическую проблему, взаимодействуют между собой, усиливая или ослабляя их остроту. Политические интересы также порой бывают несовместимы с раскрытием истинного положения дел в сфере экологии, что приводит к отрицательному влиянию на здоровье людей. Достаточно вспомнить факт сокрытия в нашей стране масштабов и последствий аварии на Чернобыльской АЭС, Южном Урале и в других регионах. Все это привело к тому, что очень многие люди даже не подозревали о причинах своих болезней и не смогли получить надлежащую медицинскую помощь.                                                                        

    Перед обществом встает одна из важнейших  задач – формирование экологического сознания населения. Она включает целый  комплекс мер экологического образования  и воспитания по утверждению в общественном сознании в качестве доминирующих таких элементов, как экологическое научное сознание, экологические этика, психология, правосознание. Экологическое научное сознание включает формирование научной картины мира, основывающейся на достижениях современной науки. В частности, на передний план выдвигаются системный подход, рассматривающий мир во взаимодействии и целостности; принцип универсального эволюционизма, а также такие современные концепции и теории, как синергетика, учение о «феномене человека» П. Тейяра де Шардена, теория биосферы и ноосферы В.И.Вернадского и т. д.. Именно экологическое научное сознание необходимо сделать базой для проведения экологической политики и практики, которые должны стать творчеством широких масс населения. Важное значение в формировании экологического сознания принадлежит утверждению экологической этики. Основной ее принцип был замечательно сформулирован еще Л.Н.Толстым: «Не только людям не надо делать того, чего не хочешь, чтобы тебе делали, но также и животным». Уместно здесь добавить: не только людям и животным, но и всей природе.                                                           

    Важным  компонентом экологического сознания является и экологическая психология. Суть ее можно коротко выразить следующими словами: любовь к природе как  черта характера человека, и прежде всего любовь к «братьям нашим  меньшим», ко всему живому. Если пользоваться терминологией немецко-американского  психолога и социолога  Э.Фромма, то можно сказать, что сущность экологической  психологии – биофилия. Под ней  он подразумевал «стремление поддерживать рост и развитие независимо от того, идет речь о развитии личности, растения или социальной группы».                                            В экологическое сознание следует, безусловно, включить и экологическое правосознание, предполагающее осознание всеми гражданами юридической ответственности за нанесение вреда природе и юридическую защиту последней. И это, конечно, должно постоянно подтверждаться действенными юридическими мерами.

3. СОВРЕМЕННАЯ СИСТЕМА НАУЧНОГО ПОЗНАНИЯ КАК ОТРАЖЕНИЕ  ИЕРАРХИИ УРОВНЕЙ  ОРГАНИЗАЦИИ МАТЕРИИ

    Все объекты природы (живой и неживой) можно представить в виде системы, обладающими особенностями, характеризующими их уровни организации. Концепция структурных уровней живой материи включает представления системности и связанной с ней организацией целостности живых организмов. Живая материя дискретна, т.е. делится на составные части более низкой организации, имеющие определенные функции. Иерархическая структура такова, что каждый высший уровень не управляет, а включает низший. С учетом уровня организации можно рассматривать иерархию структур организации материальных объектов живой и неживой природы. Такая иерархия структур начинается с элементарных частиц и заканчивается живыми сообществами. Концепция структурных уровней впервые была предложена в 20-х г.г.  двадцатого столетия. В соответствии с ней структурные уровни различаются не только по классам сложностью, но по закономерностям функционирования. Концепция включает в себя иерархию структурных уровней, в которой каждый следующий уровень входит в предыдущий. В современной науке в основе представлений о строении материального мира лежит системный подход, согласно которому любой объект материального мира, будь то атом, планета и т.д. может быть рассмотрен как система – сложное образование, включающее составные части, элементы и связи между ними. Элемент в данном случае означает минимальную, далее неделимую часть данной системы. Совокупность связей между элементами образует структуру системы, устойчивые связи определяют упорядоченность системы. Связи по горизонтали – координирующие, обеспечивают корреляцию (согласованность) системы, ни одна часть системы не может измениться без изменения других частей. Связи по вертикали – связи субординации, одни элементы системы подчиняются другим. Система обладает признаком целостности – это означает, что все ее составные части, соединяясь в целое, образуют качество, не сводимое к качествам отдельных элементов. Согласно современным научным взглядам все природные объекты представляют собой упорядоченные, структурированные, иерархически организованные системы. В самом общем смысле слова «система» обозначает любой предмет или любое явление окружающего нас мира и представляет собой взаимосвязь и взаимодействие частей (элементов) в рамках целого. Структура - это внутренняя организация системы, которая способствует связи ее элементов в единое целое и придает ей неповторимые особенности. Структура определяет упорядоченность элементов объекта. Элементами являются любые явления, процессы, а также любые свойства и отношения, находящиеся в какой-либо взаимной связи и соотношении друг с другом. В понимании структурной организации материи большую роль играет понятие «развитие». Понятие развития неживой и живой природы рассматривается как необратимое направленное изменение структуры объектов природы, поскольку структура выражает уровень организации материи. Важнейшее свойство структуры - ее относительная устойчивость. Структура - это общий, качественно определенный и относительно устойчивый порядок внутренних отношений между подсистемами той или иной системы. Понятие "уровень организации" в отличие от понятия "структура" включает представление о смене структур и ее последовательности в ходе исторического развития системы с момента ее возникновения. В то время как изменение структуры может быть случайным и не всегда имеет направленный характер, изменение уровня организации происходит необходимым образом. Системы, достигшие соответствующего уровня организации и имеющие определенную структуру, приобретают способность использовать информацию для того, чтобы посредством управления сохранить неизменным (или повышать) свой уровень организации и способствовать постоянству (или уменьшению) своей энтропии (энтропия – мера беспорядка). До недавнего времени естествознание, и другие науки могли обходиться без целостного, системного подхода к своим объектам изучения, без учета исследования процессов образования устойчивых структур и самоорганизации. В настоящее время проблемы самоорганизации, изучаемые в синергетике, приобретают актуальный характер во многих науках, начиная от физики и кончая экологией. Задача синергетики - выяснение законов построения организации, возникновения упорядоченности. В отличие от кибернетики здесь акцент делается не на процессах управления и обмена информацией, а на принципах построения организации, ее возникновения, развития и самоусложнения (Г. Хакен). Вопрос об оптимальной упорядоченности и организации особенно остро стоит при исследованиях глобальных проблем - энергетических, экологических, многих других, требующих привлечения огромных ресурсов.                                                           

    В классическом естествознании учение о принципах структурной организации материи было представлено классическим атомизмом. Идеи атомизма служили фундаментом для синтеза всех знаний о природе. В XX веке классический атомизм подвергся радикальным преобразованиям. Современные принципы структурной организации материи связаны с развитием системных представлений и включают некоторые концептуальные знания о системе и ее признаках, характеризующих состояния системы, ее поведение, организацию и самоорганизацию, взаимодействие с окружением, целенаправленность и предсказуемость поведения и др. свойства.                                               

    Наиболее  простой классификацией систем является деление их на статические и динамические, которое, несмотря на его удобство все  же условно, т.к. все в мире находится  в постоянном изменении. Динамические системы делят на детерминистские  и стохастические (вероятностные). Эта  классификация основана на характере  предсказания динамики поведения систем. Такие системы исследуются в  механике и астрономии. В отличие  от них стохастические системы, которые  обычно называют вероятностно – статистическими, имеют дело с массовыми или  повторяющимися случайными событиями  и явлениями. Поэтому предсказания в них имеют не достоверный, а лишь вероятностный характер.                                                                                

    По  характеру взаимодействия с окружающей средой различают системы открытые и закрытые (изолированные), а иногда выделяют также частично открытые системы. Такая классификация носит в  основном условный характер, т.к. представление  о закрытых системах возникло в классической термодинамике как определенная абстракция. Подавляющее большинство, если не все системы, являются открытыми.                                                                    Многие сложноорганизованные системы, встречающиеся в социальном мире, являются целенаправленными, т.е. ориентированными на достижение одной или нескольких целей, причем в разных подсистемах и на разных уровнях организации эти цели могут быть различными и даже придти в конфликт друг с другом.                                                                                                            

    Классификация и изучение систем позволили выработать новый метод познания, который  получил название системного подхода. Применение системных идей к анализу  экономических и социальных процессов  способствовало возникновению теории игр и теории принятия решений. Самым  значительным шагом в развитии системного метода было появление кибернетики  как общей теории управления в  технических системах, живых организмах и обществе. Хотя отдельные теории управления существовали и до кибернетики, создание единого междисциплинарного подхода дало возможность раскрыть более глубокие и общие закономерности управления как процесса накопления, передачи и преобразования информации. Само же управление осуществляется с  помощью алгоритмов, для обработки  которых служат компьютеры.                                                                                          

    Универсальная теория систем, обусловившая фундаментальную  роль системного метода, выражает с  одной стороны, единство материального  мира, а с другой стороны, единство научного знания. Важным следствием такого рассмотрения материальных процессов  стало ограничение роли редукции в познании систем. Стало ясно, что  чем больше одни процессы отличаются от других, чем они качественно  разнороднее, тем труднее поддаются  редукции. Поэтому закономерности более  сложных систем нельзя полностью  сводить к законам низших форм или более простых систем. Как антипод редукционистского подхода возникает холистический подход (от греч. holos – целый), согласно которому целое всегда предшествует частям и всегда важнее частей.                                                                                                                            

    Всякая  система есть целое, образованное взаимосвязанными и взаимодействующими его частями. Поэтому процесс познания природных  и социальных систем может быть успешным только тогда, когда в них части  и целое будут изучаться не в противопоставлении, а во взаимодействии друг с другом.                                                                                                                         

    Современная наука рассматривает системы  как сложные, открытые, обладающие множеством возможностей новых путей развития. Процессы развития и функционирования сложной системы имеют характер самоорганизации, т.е. возникновения  внутренне согласованного функционирования за счет внутренних связей и связей с внешней средой. Самоорганизация  – это естественнонаучное выражение  процесса самодвижения материи. Способностью к самоорганизации обладают системы  живой и неживой природы, а  также искусственные системы.                                               

    В современной научно обоснованной концепции  системной организации материи  обычно выделяют три структурных  уровня материи:

микромир –  мир атомов и элементарных частиц – предельно малых непосредственно  ненаблюдаемых объектов, размерность  от 10-8 см до 10-16 см, а время жизни  – от бесконечности до 10-24 с.,

макромир –  мир устойчивых форм и соразмерных  человеку величин: земных расстояний и  скоростей, масс и объемов; размерность  макрообъектов соотносима с масштабами человеческого опыта – пространственные величины от долей миллиметра до километров и временные измерения от долей  секунды до лет,                                                                                                                 мегамир – мир космоса (планеты, звездные комплексы, галактики, метагалактики); мир огромных космических масштабов и скоростей, расстояние измеряется световыми годами, а время миллионами и миллиардами лет.                                                                                                                          Изучение иерархии структурных уровней природы связано с решением сложнейшей проблемы определения границ этой иерархии как в мегамире, так и в микромире. Объекты каждой последующей ступени возникают и развиваются в результате объединения и дифференциации определенных множеств объектов предыдущей ступени. Системы становятся все более многоуровневыми. Сложность системы возрастает не только потому, что возрастает число уровней. Существенное значение приобретает развитие новых взаимосвязей между уровнями и со средой, общей для таких объектов и их объединений.                                                                                                       Микромир, будучи подуровнем макромиров и мегамиров, обладает совершенно уникальными особенностями и поэтому не может быть описан теориями, имеющими отношение к другим уровням природы. В частности, этот мир изначально парадоксален. Для него не применим принцип «состоит из». Так, при соударении двух элементарных частиц никаких меньших частиц не образуется. После столкновения двух протонов возникает много других элементарных частиц – в том числе протонов, мезонов, гиперонов. Феномен «множественного рождения» частиц объяснил Гейзенберг: при соударении большая кинетическая энергия превращается в вещество, и мы наблюдаем множественное рождение частиц. Микромир активно изучается. Если 50 лет назад было известно всего лишь 3 типа элементарных частиц (электрон и протон как мельчайшие частицы вещества и фотон как минимальная порция энергии), то сейчас открыто около 400 частиц. Второе парадоксальное свойство микромира связано с двойственной природой микрочастицы, которая одновременно является волной и корпускулой. Поэтому ее невозможно строго однозначно локализовать в пространстве и времени. Эта особенность отражена в принципе соотношения неопределенностей Гейзенберга.                Наблюдаемые человеком уровни организации материи осваиваются с учетом естественных условий обитания людей, т.е. с учетом наших земных закономерностей. Однако это не исключает предположения о том, что на достаточно удаленных от нас уровнях могут существовать формы и состояния материи, характеризующиеся совсем другими свойствами. В связи с этим ученые стали выделять геоцентрические и негеоцентрические материальные системы.                                                                                            

    Геоцентрический мир – эталонный и базисный мир ньютонова времени и эвклидова пространства, описывается совокупностью теорий, относящихся к объектам земного масштаба. Негеоцентрические системы – особый тип объективной реальности, характеризующийся иными типами атрибутов, иным пространством, временем, движением, нежели земные. Существует предположение о том, что микромир и мегамир – это окна в негеоцентрические миры, а значит, их закономерности хотя бы в отдаленной степени позволяют представить иной тип взаимодействий, чем в макромире или геоцентрическом типе реальности. Между мегамиром и макромиром нет строгой границы. Обычно полагают, что он начинается с расстояний около 107 и масс 1020 кг. Опорной точкой начала мегамира может служить Земля (диаметр 1,28Ч10+7 м, масса 6Ч1021 кг). Поскольку мегамир имеет дело с большими расстояниями, то для их измерения вводят специальные единицы: астрономическая единица, световой год и парсек.

Астрономическая единица (а.е.) – среднее расстояние от Земли до Солнца, равное 1,5Ч1011м.

Световой  год – расстояние, которое проходит свет в течение одного года, а именно 9,46Ч1015м.

Парсек (параллакс-секунда) – расстояние, на котором годичный параллакс земной орбиты (т.е. угол, под которым видна большая полуось земной орбиты, расположенная перпендикулярно лучу зрения) равен одной секунде. Это расстояние равно 206265 а.е. = 3,08Ч1016 м = 3,26 св. г.                                Небесные тела во Вселенной образуют системы различной сложности. Так Солнце и движущиеся вокруг него 8 планет образуют Солнечную систему (Плутон в  2006 году на 26 Ассамблее международного астрономического союза был признан карликовой планетой). Основная часть звезд нашей галактики сосредоточена в диске, видимом с Земли «сбоку» в виде туманной полосы, пересекающей небесную сферу – Млечного Пути. Все небесные тела имеют свою историю развития. Возраст Вселенной равен 14 млрд. лет. Возраст Солнечной системы оценивается в 5 млрд. лет, Земли – 4,5 млрд. лет.                                                                                                       Еще одна типология материальных систем имеет сегодня достаточно широкое распространение. Это деление природы на неорганическую и органическую, в которой особое место занимает социальная форма материи. Неорганическая материя – это элементарные частицы и поля, атомные ядра, атомы, молекулы, макроскопические тела, геологические образования. Органическая материя также имеет многоуровневую структуру: доклеточный уровень – ДНК, РНК, нуклеиновые кислоты; клеточный уровень – самостоятельно существующие одноклеточные организмы; многоклеточный уровень – ткани, органы, функциональные системы (нервная, кровеносная и др.), организмы (растения, животные); надорганизменные структуры – популяции, биоценозы, биосфера. Социальная материя существует лишь благодаря деятельности людей и включает особые подструктуры: индивид, семья, группа, коллектив, государство, нация и др.