Провести четкую границу между классическим и постклассическим (современным) естествознанием довольно трудно. Классическое естествознание (лат. classicus — «образцовый»), заключившее в себе многовековой опыт человека, вполне современно. «Едва ли можно разрабатывать атомную физику не знаю греческой натурфилософии», — писал выдающийся физик современности Вернер Гейзенберг. Классическую механику, на основе которой выросло все классическое естествознание, невозможно ни отменить, ни заменить. В определенном смысле классическое естествознание вечно, но оно навсегда осталось в рамках механических представлений. Механические представления со времен Ньютона и на протяжении более чем двух столетий давали ключ к пониманию большинства проблем естествознания и распространяли свое влияние на мировоззрение в целом. Но на рубеже XIX и XX в. возникли такие проблемы, между которыми классическая наука оказалась бессильной. Две важнейшие из них мы уже отмечали — невозможность найти на основе классической термодинамики закон распределения интенсивности излучения черного тела и проблема существования и движения эфира. Решение этих проблем, сопровождавшееся расширением рамок классических представлений, можно считать началом перехода от классического естествознания к современным концепциям. Важнейшими, приобретенными в XX столетии чертами естествознания, отличающими его современные концепции от классических представлений, является: • признание полевой формы существования материи; • равенство (одинаковость) скорости света в любой инерциальной системе отсчета и, как следствие, зависимость пространственных координат и времени от скорости движения, определяемая преобразованиями Лоренца; • инертность энергии; • корпускулярно-волновой дуализм вещества; • статистическое понимание физических законов и вероятностное понимание макро- и микромира; • признание эволюционного характера развития Вселенной и самоорганизации материи. 249 Раздел III. Современные проблемы и концепции естествознания рост чахаеека длит tOsitm X «иди наго света протяженность Новосибирской ****** ерймш 1 I I i i i i i 1 i i i i i i i 1 i i i i i i i i i t (9 т Гяаактнш [,.. I I , I. ...I 1 I .1 I М i, i i I.„I I U 12 -14 -S -6 -» .2 /ё t, t *t 1 « * I» 12 14 16 IS 2» 32 U 26 бактерия Рис. 3.1. Шкала размеров во Вселенной Згнхя / границы га^имоста б.шжаииит wrtito Эти концепции проявляются в трех функционирующих с высокой степенью автономности мировых реальностях: в мегамире (космосе), микромире и макромире (включающем биосферу и человека). Идея существования этих реальностей принадлежит выдающемуся русскому ученому В. И. Вернадскому. Для каждого из этих уровней структурной организации материи можно указать характерные размеры и массы объектов, как наиболее естественные признаки данного уровня. Принято считать, что линейные размеры объектов микромира не превышают 108 м, а их массы составляют не более 1010 кг. К микромиру относятся элементарные частицы, ядра атомов, атомы и молекулы. Макротела имеют линейные размеры в диапазоне 108 — 107 м и массу m = 10'° — 1020 кг. К макромиру относятся вещества в различных агрегатных состояниях, живые организмы, человек и продукты его жизнедеятельности. Мегамир образуют планеты, звезды, галактики, скопления галактик, то есть это Вселенная в целом. Разумеется, границы структурных уровней организации материи весьма условны. Сравнительная шкала размеров во Вселенной показана на рис. 3.1. Шкала выражена в метрах, на нее нанесены показатели степени числа 10. Так точка «0» означает 10° = 1 м, точка «—2» означает 10~2 м = 1 см, точка «+2» означает 100 м. Характерными размерами (радиус г, диаметр d) и массами m обладают, например, • электрон: радиус г=10~18 м, m = 1030кг • Земля: d= 107м, т~6* 1024кг • Солнце: d- 1,4 • 109 м, тс = 2 -1030Kr • Солнечная система: d = 6 • 1016м, m ~ mc • Наша галактика: d=102lM, m= 10nm • Наблюдаемая Вселенная: г= 1026м, т= 1050тс. Некоторые характерные значения объемов и площадей материальных объектов Вселенной показаны на рис. 3.2 и рис. 3.3. Объемы представлены в кубических метрах — м3, а площади — в квадратных метрах — м2. На этих рисунках можно найти много интересных данных для сопоставления и размышления. Например, площадь Луны всего в 1,7 раза больше площади бывшего Советского Союза. В одном м3 может поместиться 1043 атомных ядер. Если дождевую каплю увеличить до размеров земного шара, то атом будет величиной с человека, а его ядро с бактерию. 250 1. Условность границ в естествознании Солнце (6 триллионов км2) Юпитер (59 млрд. км2) Уран (8,1 млрд. км2) И -t Земля (510,2 млн. км2) И Мировой океан (361 млн. км2) ^ г Луна (38 млн. км2) *i | Австралия (8,9 млн. км2) Черное море (420,3 тыс. км2) Байкал (31,5 тыс. км2) Москва (878,7 км2) государство Науру (22 км2) парус космической каравеллы Красная площадь »Ц гектар футбольное поле акр(4046.86м2) площадка для тенниса однокомнатная квартира »* человеческое тело футбольный мяч дм2 черешня горошина см2 булавочная головка эритроцит 10" 10" 10" 10м 10,s 10" 10" 10" 10" 10'° 10э 10е 107 10s 105 104 103 10» 101 10» Ю' ю-2 103 10" 10 s 106 атом ядро атома Рис. 3.2. Площади во Вселенной видимая часть Вселенной Н Галактика И Солнце f 1 фотосфера Солнца * Земля »■ ; атмосфера Земли Ы Мировой океан 1076 106' 1 г ю27 10м 102' 10'8 *1015 .-, ..,.- - « самый большой айсберг И вода, освобождаемая , ежегодно недрами Земли мусор, накапливаемый в Англии за год 1012 105 1 h ю" вода, проходящая через водопад Ниагара в секунду *\ \-\& кровь, перекачиваемая Л \ сердцем человека в секунду кубический метр нефтяной баррель (159 л) **. тело человека ►- бушель (-36 л) ► кровь в теле человека штоф (1.23 л) * пинта(0.47 л) *\ шкалик (0.06 л) ] унция (0.03 л) | горошина »-| | маковое зернышко Н : лейкоцит' атомное ядро ' - 10° 10"* Рис. 3.3. Объемы во Вселенной Не менее впечатляющими оказываются диапазоны временных интервалов во Вселенной (рис. 3.4), где шкала времени в секундах показывает степень 10. Минимальные промежутки времени связаны с микромиром. Так, например, колебания молекул осуществляются за период порядка 10~12с. Однако даже за сравнительно малые промежутки времени свет проходит огромные расстояния — около 300000 км за 1 с, за 10~9 секунд его путь равен 30 см. В масштабах Вселенной гигантский путь, проходимый светом за 1 год, служит мерой расстояния. 251 Раздел III. Современные проблемы и концепции естествознания период ядерные ерсня жизгш шитШстыя '™~>ш»«: ч„ши« Шка ЧМ£ „„„,,,„„ 4>.ядат(,,маяа<> )*ч,ш 1.1,
человеке I сутки | «екхмлдаю J, I , . + . -i—L-i-i-J- I I I ,„[, .1 I I... I I 1 1_L_1_J.-L.J-1 I I I I :i I .1 I I I I ( i [.'..( I i I i ! •li -t(l -: 9 5 7 4 13 15 17 f t t i cehyn^a I год ,. Рис. 3.4. Временные интервалы во Вселенной Условность границ между структурными уровнями организации материи определяется не только невозможностью категорических оценок принадлежности объекта к тому или иному уровню (шкалы размеров, масс, объемов и других физических величин равномерны), но и универсальностью современных естественно-научных концепций. Характерным примером в этом отношении является теория относительности, законы которой проявляются и в микромире, и в мегамире. Концепции развивающейся Вселенной (мегамира) базируются во многом на представлениях о микромире. Таким образом, условность границ в естествознании проявляется: • в единстве классического и современного естествознания; • в размытости границ микромира, макромира и мегамира; • в универсальности законов современного естествознания, проявляющихся на всех уровнях организации материи.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Условность границ в естествознании» з дисципліни «Історія науки»
