Научная картина мира

     Принцип эволюции получил наиболее полную разработку в рамках биологии и стал ее фундаментальным принципом со времен Ч.Дарвина. Однако вплоть до наших дней он не был доминирующим в естествознании. Во многом это было связано с тем, что длительное время лидирующей научной дисциплиной выступала физика, которая транслировала свои идеалы и нормы в другие отрасли знания.

       Согласно эволюционной теории Дарвина, в мире происходит непрерывное появление все более сложно организованных живых систем, упорядоченных форм и состояний живого.

     Иначе говоря, биологическая теория говорит о созидании в процессе эволюции все более сложных и упорядоченных живых систем.

     Здесь необходимо выделить важную характеристику направленности самоорганизующихся процессов, которую можно обозначить как  принцип экономии энтропии, дающей «преимущество» сложным системам по сравнению с простыми. Этот принцип звучит так: если в данных условиях возможны несколько типов организации материи, не противоречащих законам сохранения и другим принципам, то реализуется и сохранит наибольшие шансы на стабильность и последующее развитие именно тот, который позволяет утилизировать внешнюю энергию в наибольших масштабах, наиболее эффективно.

     Формирование  самоорганизующихся систем при этом можно рассматривать в качестве особой стадии развивающегося объекта, своего рода «синхронный срез» некоторого этапа его эволюции. Сама же эволюция может быть представлена как переход от одного типа самоорганизующейся системы к другому («диахронный срез»). В результате анализ эволюционных характеристик оказывается неразрывно связанным с системным рассмотрением объектов. Универсальный эволюционизм как раз и представляет собой соединение идеи эволюции с идеями системного подхода[8].  

     2.3 Термодинамический  подход. 

     В классической науке (XIX в.) господствовало убеждение, что материи изначально присуща тенденция к разрушению всякой упорядоченности, стремление к исходному равновесию, что энергетическом смысле и означало неупорядоченность, т.е. хаос. Такой взгляд на вещи сформировался под воздействием равновесной термодинамики.

     Эта наука занимается процессами взаимопревращения различных видов энергии. Ею установлено, что взаимные превращения тепла и работы неравнозначны. Работа может полностью превратиться в тепло трением или другими способами, а вот тепло полностью превратить в работу принципиально не возможно. Это означает, что во взаимных переходах одних видов энергии в другие существует выделенная самой природой направленность. Знаменитое второе начало термодинамики в формулировке немецкого физика Р. Клаузиуса звучит так «Теплота не переходит самопроизвольно от холодного тела к более горячему». Закон сохранения и превращения энергии в принципе не запрещает такого перехода, лишь бы количество энергии сохранялось в прежнем объеме. Но в реальности такого никогда не происходит. Вот эту-то односторонность, однонаправленность перераспределения энергии в замкнутых системах и подчеркивает второе начало.

     Для отражения этого процесса в термодинамику  было введено новое понятие —  энтропия. Под энтропией стали  понимать меру беспорядка системы. Более точная формулировка второго начала термодинамики приняла такой вид: «При самопроизвольных процессах в системах, имеющих постоянную энергию, энтропия всегда возрастает». Физический смысл возрастания энтропии сводится к тому, что состоящая из некоторого множества частиц изолированная (с постоянной энергией) система стремится перейти в состояние с наименьшей упорядоченностью движения частиц. Это — наиболее простое состояние системы, или состояние термодинамического равновесия, при котором движение частиц хаотично. Максимальная энтропия означает полное термодинамическое равновесие, что эквивалентно полному хаосу [6].

     Общий итог достаточно печален: необратимая  направленность процессов преобразования энергии в изолированных системах рано или поздно приведет к превращению всех видов энергии в тепловую, которая рассеется, т.е. в среднем равномерно распределится между всеми элементами системы, что и будет означать термодинамическое равновесие, или полный хаос. Если наша Вселенная — замкнута, то ее ждет именно такая незавидная участь. Из хаоса, как утверждали древние греки, она родилась, в хаос же, как предполагает классическая термодинамика, и возвратится.

     Возникает, правда, любопытный вопрос: если Вселенная  эволюционирует только к хаосу, то, как же она могла возникнуть и сорганизоваться до нынешнего упорядоченного состояния? Однако этим вопросом классическая термодинамика не задавалась, ибо формировалась в эпоху, когда нестационарный характер Вселенной даже не обсуждался. В это время единственным немым укором термодинамике служила дарвиновская теория эволюции. Ведь предполагаемый этой теорией процесс развития растительного и животного мира характеризовался его непрерывным усложнением, нарастанием высоты организации и порядка. Живая природа почему-то стремилась прочь от термодинамического равновесия и хаоса, Такая явная «нестыковка» законов развития неживой и живой природы, по меньшей мере, удивляла.

     Удивление это многократно возросло после  замены модели стационарной Вселенной  на модель развивающейся Вселенной, в которой ясно просматривалось нарастающее усложнение организации материальных объектов — от элементарных и субэлементарных частиц в первые мгновения после Большого взрыва до наблюдаемых ныне звездных и галактических систем. Ведь если принцип возрастания энтропии столь универсален, как же могли возникнуть такие сложные структуры? Случайным «возмущением» в целом равновесной Вселенной их уже не объяснить. Стало ясно, что для сохранения непротиворечивости общей картины мира необходимо постулировать наличие у материи в целом не только разрушительной, но и созидательной тенденции.

     Эти противоречия привели к формированию синергетики [6].

      Глава 3. Обоснование универсального эволюционизма. 

     3.1 Теория нестационарной Вселенной. 

     Определяющее  значение в утверждении универсального эволюционизма как принципа построения современной общенаучной картины мира сыграли три важнейших концептуальных направлений: во-первых, теория нестационарной Вселенной; во-вторых, синергетика; в-третьих, концепция биосферы и ноосферы [10].

     Теория нестационарной Вселенной ввела следующие представления о космической эволюции: примерно 15-20 млрд. лет назад из точки сингулярности в результате Большого взрыва началось расширение Вселенной, которая вначале была горячей и очень плотной, но по мере расширения охлаждалась, а вещество во Вселенной по мере остывания конденсировалось в галактики. Последние, в свою очередь, разбивались на звезды, собирались вместе, образуя большие скопления. В процессе рождения и умирания первых поколений звезд происходил синтез тяжелых элементов. После превращения звезд в красные гиганты, они выбрасывали вещество, конденсирующееся в пылевых структурах. Из газово-пылевых облаков образовывались новые звезды, и возникало многообразие космических тел[2]. Теория Большого взрыва рисовала картину эволюции Вселенной в целом. В ее истоках лежало открытие А.А.Фридмана. Анализируя «мировые уравнения» Эйнштейна, описывающие метрику четырехмерного искривленного пространства-времени, А.А.Фридман нашел нестационарные решения мировых уравнений и предложил три возможных модели Вселенной. В двух из них радиус кривизны пространства должен был расти и Вселенная, соответственно, расширяться; третья модель предлагала картину пульсирующей Вселенной с периодически меняющимся радиусом кривизны[3,10].

       Модель расширяющейся Вселенной вела к трем важным предсказаниям, которые впоследствии оказалось возможным проверить путем эмпирических наблюдений. Речь идет, во-первых, о том, что по мере расширения Вселенной галактики удаляются друг от друга со скоростью, пропорциональной расстоянию между ними; во-вторых, эта модель предсказывала существование микроволнового фонового излучения, пронизывающего всю Вселенную и являющуюся реликтовым остатком его горячего состояния в начале расширения, в-третьих, данная модель предсказывала образование легких химических элементов из протонов и нейтронов в первую минуту после начала расширения.

     В середине двадцатого столетия идеям эволюции Вселенной был дан новый импульс. Теория расширяющейся Вселенной испытывала значительные трудности при попытках охарактеризовать наиболее загадочные этапы эволюции от большого взрыва до мировой секунды после него. Ответы на эти вопросы во многом были даны в рамках теории раздувающейся Вселенной.

     Ключевым элементом раздувающейся Вселенной была так называемая «инфляционная фаза» - стадия ускоренного расширения. Она продолжалась 10-32 сек., и в течение этого времени диаметр Вселенной увеличился в 1050 раз. После колоссального расширения окончательно установилась фаза с нарушенной симметрией, что привело к изменению состояния вакуума и рождению огромного числа частиц[2].

     Новая теория позволяет рассматривать наблюдаемую Вселенную лишь в качестве малой части Вселенной как целого, а это значит, что вполне правомерно предположить существование достаточно большого числа эволюционирующих Вселенных. Причем большинство из них в процессе эволюции не способны породить того богатства форм организации, которые свойственны нашей Вселенной (Метагалактике).

     Новые данные, полученные в космологии, позволяют предположить, что объективные свойства Вселенной как целого создают возможность возникновения жизни, разума на определенных этапах ее эволюции. Причем потенциальные возможности этих процессов были заложены уже в начальных стадиях развития Метагалактики.

     Все эти научные результаты дают основания рассмотреть их как один из факторов утверждения идеи глобального эволюционизма в современной научной картине мира [10]. 

     3.2 Синергетика. 

     Специфика синергетики заключается в том, что основное внимание она уделяет согласованному состоянию процессов самоорганизации в сложных системах различной природы. Она изучает любые самоорганизующиеся системы, состоящие из многих подсистем. Самоорганизация рассматривается как одно из основных свойств движущейся материи и включает все процессы самоструктурирования, саморегуляции, самовоспроизведения.

     Довольно  долго самоорганизация соотносилась только с живыми системами, что же касается объектов неживой природы, то считалось, что если они и эволюционируют, то лишь в сторону хаоса и беспорядка, что обосновывалось вторым началом термодинамики. Однако здесь возникла кардинальная проблема - как из подобного рода систем могли возникнуть объекты живой природы, способные к самоорганизации. Чтобы решить ее, требовалось изменить основополагающие принципы науки, и в частности устранить разрывы между эволюционной парадигмой биологии и абстрагированием от эволюционных идей в физической картине мира.

     Постепенное размывание классической парадигмы началось в XIX в. Первым важным шагом была формулировка второго начала термодинамики, поставившая под вопрос вневременной характер физической картины мира. Моменты времени оказались нетождественными один другому и ход событий невозможно повернуть вспять, чтобы воспрепятствовать возрастанию энтропии. В принципе события оказываются невоспроизводимыми, а это означает, что время обладает направленностью.

     Последующее развитие физики привело к осознанию ограниченности идеализации закрытых систем и описаний в терминах таких систем реальных физических процессов. Подавляющее большинство природных объектов является открытыми системами, обменивающимися энергией, веществом и информацией с окружающим миром, а определяющую роль в радикально изменившемся мире приобретают неустойчивые, неравновесные состояния[10].

     В экспериментальных исследованиях было продемонстрировано, что, удаляясь от равновесия, термодинамические системы приобретают принципиально новые свойства и начинают подчиняться особым законам. При сильном отклонении от равновесной термодинамической ситуации возникает новый тип динамического состояния материи, названный диссипативными структурами. Тип диссипативной структуры в значительной степени зависит от условий ее образования, при этом особую роль в отборе механизма самоорганизации могут играть внешние поля.

     Идеи самоорганизации нашли свое отражение в работах Э. Янча. Он попытался разработать унифицированную парадигму, способную раскрыть всеобъемлющий феномен эволюции. Для него все уровни как неживой, так и живой материи, равно как и состояния социальной жизни развиваются как диссипативные структуры. Эволюция с этих позиций выступает как целостный процесс, составными частями которого являются физико-химический, биологический, социальный, экологический, социально-культурный процессы. Раскрывая механизмы космической эволюции, Янч рассматривает в качестве ее источника нарушение симметрии. Нарушенная симметрия, преобладание вещества над антивеществом во Вселенной становится источником многообразия различного рода сил - гравитационных, электромагнитных, сильных, слабых. Следующий этап в глобальной эволюции - возникновение уровня жизни, которая является тонкой сверхструктурированной физической реальностью. Дальнейшее усложнение первейших живых систем приводит к возникновению нового уровня глобальной эволюции - коэволюции организмов и экосистем. Здесь возникает специфическое свойство, связанное с мыслительной деятельностью. Разум выступает как принципиально новое качество самоорганизующихся систем, который способен к рефлексии над теми пройденными этапами и к предвидению будущих состояний системы.

     Идеи самоорганизации и эволюционизма выступают ядром формирования современной научной картины мира. Если до синергетики не было концепции, которая позволяла бы свести в единое целое результаты, полученные в различных областях знания, то с ее возникновением открылись принципиально новые возможности формирования целостной общенаучной картины мира [10].