Современная естестественно-научная картина мира

впоследствии оказал значительное влияние на А. Эйнштейна. Рациональное

зерно “принципа Маха” состояло в том, что свойства пространства-времени

обусловлены гравитирующей материей. Но Мах не знал, в какой конкретной

форме выражается эта обусловленность.

К новым идеям о природе пространства и времени подталкивали физиков и

результаты математических исследований, открытие неевклидовых геометрий.

Так, английский математик Клиффорд в 70-х годах высказал идею, что многие

физические законы могут быть объяснены тем, что отдельные области

пространства подчиняются неевклидовой геометрии. Более того, он считал, что

кривизна пространства может изменяться со временем. Клиффорда принадлежит к

числу немногочисленных в ХIХ веке провозвестников эйнштейновской теории

гравитации.

Конец XIX в. в истории физики отмечен рядом принципиальных открытий,

которые непосредственно привели к научной революции на рубеже ХIХ-ХХ веков.

Важнейшие из них: открытие рентгеновских лучей, открытие электрона и

установление зависимости его массы от скорости, открытие радиоактивности,

фотоэффекта и его законов и др.

В 1895 г. Вильгельм Рентген (1845 – 1923) открыл необычные лучи,

которые впоследствии получили название рентгеновских. Открытие этих лучей

заинтересовало физиков и буквально сразу вызвало чрезвычайно широкую

дискуссию о природе этих лучей. В течение короткого времени были выяснены

необычные свойства этих лучей: способность проходить через

светонепроницаемые тела, ионизировать газы и др. Но природа самих лучей

оставалась неясной. Рентген высказал гипотезу о том, что лучи представляют

собой продольные электромагнитные волны. Существовала гипотеза о

корпускулярной природе этих лучей. Однако все попытки обнаружить волновые

свойства лучей Рентгена, например, наблюдать их дифракцию, долгое время

были безуспешными. (Только в 1925 г. немецкому физику Лауэ удалось

обнаружить дифракцию рентгеновских лучей от кристаллической решетки).

Открытие рентгеновских лучей способствовало исследованиям

электропроводности газов и изучению катодных лучей.

Важнейшим открытием в физике конца XIX в. было открытие

радиоактивности, которое помимо своего общего принципиального значения

сыграло важную роль в развитии представлений об электроне. Все началось в

1896 г., когда Анри Беккерель, исследуя загадочное почернение

фотографической пластинки, оставшейся в ящике письменного стола рядом с

кристаллами сульфата урана, случайно открыл радиоактивность.

Систематическое исследование радиоактивного излучения было предпринято

Эрнестом Резерфордом; он установил, что радиоактивные атомы испускают

частицы двух различных типов, которые назвал альфа и бета. Тяжелые

положительно заряженные альфа-частицы, как выяснилось, представляли собой

быстро движущиеся ядра гелия. Бета-частицы оказались летящими с большой

скоростью электронами.

Мария Склодовская-Кюри (1867 – 1934), занявшись исследованием нового

явления, пришла к выводу, что в урановых рудах присутствуют вещества,

обладающие также свойством излучения, названного ею радиоактивным. В

результате упорного труда Марии и Пьеру Кюри (1859 – 1906), удалось

выделить из урановых руд новый элемент (1898), который обладал

радиоактивностью гораздо большей, чем уран. Этот элемент был назван радием.

Исследованием вновь открытых явлений занялись многие физики. Нужно

было определить природу радиоактивных лучей, а также, какое влияние на

радиоактивность оказывают физические условия, в которых находятся

радиоактивные вещества, и т. д. Все эти вопросы начали проясняться в

результате последующих исследований. В связи с изучением радиоактивных

явлений перед физиками встало два главных вопроса.

Во-первых, это вопрос о природе радиоактивного излучения. Уже через

короткое время после открытия Беккереля стало ясно, что радиоактивное

излучение неоднородно и содержит три компонента, которые получили название

a -, b - и g -лучей. При этом оказалось, что a - и b -лучи являются

потоками соответственно положительно и отрицательно заряженных частиц.

Природа g - излучения была выяснена позже, хотя довольно рано высказывалось

мнение, что оно представляет собой электромагнитное излучение.

Второй вопрос, возникший в связи с исследованием радиоактивного

излучения, был более трудным и заключался в определении источника энергии,

которую несут эти лучи. Что это за энергия, находящаяся внутри атома,

которая освобождается при его распаде и выделяется вместе с излучением, был

неясен, как и вообще вопрос о механизме самого радиоактивного распада, а

первые теории, возникшие для решения этого вопроса, нельзя было считать

убедительными.

К великим открытиям второй половины ХIХ века должны быть отнесено

создание периодической системы химических элементов Д.И. Менделеевым,

экспериментальное обнаружение электромагнитных волн Г. Герцем, открытие

явления фотоэффекта, тщательно проанализированное А.Г. Столетовым. В этом

ряду и еще одно очень важное открытие – обнаружение того, что отношение

заряда к массе для электрона не является постоянной величиной, а зависит от

скорости.

Открытие зависимости массы электрона от скорости и объяснение этого

факта наличием электромагнитной массы вызвали вопрос, обладает ли вообще

электрон обычной массой, массой в смысле классической механики, массой в

смысле Ньютона. Этот вопрос не мог быть решен.

Некоторым ученым начинает казаться, что само развитие науки приводит к

отказу от признания существования материи и справедливости общих важнейших

физических законов. Открытие радиоактивности также приводит таких ученых в

растерянность.

В таких условиях в физике складывается атмосфера разочарования в

возможностях научного познания истины, начинается “брожение умов”,

распространяются идеи релятивизма и агностицизма. Ситуацию, сложившуюся в

физической науке на рубеже XIX – ХХ вв., Пуанкаре назвал “кризисом физики”.

“Признаки серьезного кризиса” физики он в первую очередь связывал с

возможностью отказа от фундаментальных принципов физического познания.

“Перед нами “руины” старых принципов, всеобщий “разгром” таких принципов”,

– восклицал он. “Принцип Лавуазье” (закон сохранения массы), “принцип

Ньютона” (принцип равенства действия и противодействия, или закон

сохранения количества движения), “принцип Майера” (закон сохранения

энергии) – все эти фундаментальные принципы, которые долгое время считались

незыблемыми, теперь подвергают сомнению.

На рубеже ХIX – ХХ вв. многие ученые, пытаясь осмыслить состояние

физики, приходили к выводу о том, что само развитие науки показывает ее

неспособность дать объективное представление о природе, что истины науки

носят чисто относительный характер, не содержат в себе ничего абсолютного,

что ни о какой объективной реальности, существующей независимо от сознания

людей, не может быть и речи.

На самом же деле проблема состояла в том, что концу ХIХ века

методологические установки классической, ньютоновской физики уже исчерпали

себя и необходимо было изменять теоретико-методологический каркас

естественнонаучного познания. Возникла необходимость расширить и углубить

понимание и самой природы и процесса ее познания наукой. Не существует

никакой абсолютной субстанции бытия, с познанием которой завершается

прогресс науки. Как бесконечна, многообразна и неисчерпаема сама природа,

так бесконечен, многообразен и неисчерпаем процесс ее познания

естественными науками. Электрон так же неисчерпаем, как и атом. Каждая

естественнонаучная картина мира является относительной и преходящей.

Процесс научного познания необходимо связан с периодической крутой ломкой

старых понятий, теорий, картин мира, методологических установок, способов

познания. А “физический идеализм” является просто следствием непонимания

некоторыми физиками необходимости периодической смены философско-

методологических оснований естествознания. (В России анализ революции в

естествознании на рубеже ХIХ-ХХ веков был осуществлен В.И. Лениным в работе

“Материализм и эмпириокритицизм”, вышедшей в свет в 1909 г.)

К концу ХIХ века механистическая, метафизическая (т.е.

предметоцентрическая) методология себя исчерпала. Естествознание стремилось

к новой диалектической (т.е. системоцентрической) методологии. Поиски этой

новой методологии были не простыми, были сопряжены с борьбой мнений, школ,

взглядов, философской и мировоззренческой полемикой. Поэтому и возникла

атмосфера разочарования в возможностях познания природы, поползновения в

идеализм. В конце концов, в первой четверти ХХ века естествознание все-таки

нашло свои новые философско-методологические ориентиры, разрешив кризис

рубежа веков.

1.2. Кризис дарвинизма в конце ХIХ века.

Эволюционная теория возникла как сложнейший синтез самых различных

биологических знаний, в том числе и опыта практической селекции. И потому

процесс утверждения теории затрагивал самые разнообразные отрасли

биологической науки. Не случайно процесс утверждения дарвиновой теории

носил сложный, подчас драматический характер.

Особая сложность состояла в том, что против теории естественного

отбора ополчились не только сторонники креационистских воззрений, но также

естествоиспытатели, выдвигавшие и обосновывавшие другие эволюционные

концепции, построенные на иных принципах, чем дарвиновская теория.

Все это привело к тому, что картина развития биологии во второй

половине XIX в. была очень пестрой, мозаичной, заполненной противоречиями,

драматическими событиями, страстной борьбой мнений, школ, направлений,

взаимным непониманием позиций, а часто и нежеланием понять точку зрения

другой стороны, обилием поспешных, непродуманных и необоснованных выводов,

опрометчивых прогнозов и замалчивания выдающихся достижений.

Особенно трудно и противоречиво протекало утверждение принципов

дарвиновой теории. Вокруг их роли, содержания, их интерпретации борьба

велась острая и длительная, особенно вокруг принципа естественного отбора.

Можно указать на четыре основные явления в системе биологического познания

второй половины XIX – начала ХХ в., которые были вехами в процессе

утверждения принципов теории естественного отбора:

возникновение и бурное развитие так называемого филогенетического

направления, вождем и вдохновителем которого был Э. Геккель;

формирование эволюционной биологии - проникновение эволюционных

представлений во все отрасли биологической науки;

создание экспериментально-эволюционной биологии;

синтез принципов генетики и дарвинизма и создание основ синтетической

теории эволюции.

Прежде всего, объяснение эмпирических аномалий и вплетение их в

систему дарвинова учения наиболее ярко воплотилось в бурном развитии в 60 –

70-х годах XIX в. филогенетического направления.

В рамках филогенетического направления были вскрыты и исследованы

имеющие общебиологическую значимость закономерности. К ним можно отнести:

биогенетический закон (Ф. Мюллер, А. O. Ковалевский, Э. Геккель), закон

необратимости эволюции (Л. Долло), закон более ранней закладки в онтогенезе

прогрессивных органов (Э. Менерт), закон анадаптивных и инадаптивных путей

эволюции (В. 0. Ковалевский), принцип неспециализированности предковых форм

(Э. Коп), принцип субституции органов (H. Клейненберг), закон эволюции

органов путем смены функций (Л. Дорн) и др. Не случайно, что не все из этих

закономерностей рассматривались биологами как формы обоснования и

подтверждения дарвиновой теории. Более того, на базе некоторых из них

выдвигались проекты новых концепций эволюции, которые – по замыслу их

авторов – должны были опровергнуть дарвинову теорию и заменить ее новой

эволюционной теорией.

Обобщение принципов эволюционной теории, выявление пределов, при

которых они не теряют своего значения, проявилось в интенсивном

формировании комплекса т.н. эволюционной биологии (т.е. эволюционных

направлений в системе биологического знания - систематики, палеонтологии,

морфологии, эмбриологии, биогеографии и др.), имевшем место в 60-70-е годы

ХIХ в.

Возникновение в конце прошлого века экспериментально-эволюционной

биологии было вызвано во многом необходимостью эмпирического обоснования и

теоретического утверждения принципов дарвиновой теории, экспериментальной

проверки и углубления понимания факторов и законов эволюции. Особенно это

касалось принципа естественного отбора. Яркие результаты в

экспериментальном исследовании естественного отбора были получены Г.

Бэмпесом (1897), В. Уэлдоном (1898), Е. Паультоном и С. Сандерсом (1899) и

др.

А к рубежу XIX – ХХ вв. биология, как и физика, подошла в состоянии

глубокого кризиса своих методологических оснований, вызванного во многом

метафизическим содержанием методологических установок классической

биологии. Кризис проявился, прежде всего, в многообразии и противоречии

оценок и интерпретаций сущности эволюционной теории и интенсивно

накапливавшихся данных в области генетики.

1.3. Становление учения о наследственности (генетики).

Истоки знания о наследственности весьма древние. Наследственность как

одна из существенных характеристик живого известна очень давно,

представления о ней складывались еще в эпоху античности. Долгое время

вопрос о природе наследственности находился в ведении эмбриологии, в

которой еще вплоть до XVII в. господствовали фантастические и

полуфантастические представления.

В середине и второй половине XVIII в. учение о наследственности

обогащается новыми данными – установлением пола у растений, искусственной

гибридизацией и опылением растений, а также отработкой методики

гибридизации. Одним из основоположников этого движения является Й. Г.

Кельрейтер (1733 – 1806), тщательно изучавший процессы оплодотворения и

гибридизации. Опыты по искусственной гибридизации растений позволили

опровергнуть концепцию преформизма. В этом отношении ботаника оказалась

впереди зоологии. Кельрейтер открыл явление гетерозиса – более мощное

развитие гибридов первого поколения, которое он, разумеется, объяснить

правильно не мог.

Во второй половине XVIII – начале XIX в. наследственность

рассматривалась как свойство, зависящее от количественного соотношения

отцовских и материнских компонентов. Считалось, что наследственные признаки

гибрида являются результатом взаимодействия отцовских и материнских

компонентов, их борьбы между собой. А исход борьбы определяется

количественным участием, долей того и другого. Опыты по искусственному

скрещиванию рас гороха проводил Т. Э. Найт (1759 – 1838), наблюдавший

доминирование признаков гибридов.

Лишь в первой половине XIX в. стали складываться непосредственные

предпосылки учения о наследственности и изменчивости – генетики.

Качественным рубежом здесь, по-видимому, оказались два события. Первое –

создание клеточной теории. Второе событие – выделение объекта генетики, т.

е. явлений наследственности как специфической черты живого, которую не

следует растворять во множестве свойств индивидуального развития организма.

Создание клеточной теории было важнейшим шагом на пути разработки

научных воззрений на наследственность и изменчивость. Познание природы

наследственности предполагало выяснение вопроса о том, что является

универсальной единицей структурной организации растительного и животного

миров. Ведь инвариантные характеристики органического мира должны иметь и

Страницы: 1, 2, 3, 4