Контрольная работа по "Концепциям современного естествознания"

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Сибирский государственный  аэрокосмический университет

имени академика М.Ф. Решетнева

(СибГАУ)

Контрольная работа

по Концепции современного естествознания

Красноярск 2010 г.

Оглавление

1. В чем смысл  детерминизма и какие виды  причинно-следственных связей можно  выделить? 3

2. Дайте характеристику четырех типов фундаментальных взаимодействий в природе: гравитационного, электромагнитного, сильного и слабого. 12

3. Что такое самоорганизация  в термодинамических системах? Возможны  ли аналогии при анализе самоорганизации  в системах другой природы? 22

4. Приведите основные  положения клеточной теории строения  живых организмов. 25

Список литературы 26

1. В чем смысл детерминизма и какие виды причинно-следственных связей можно выделить?

Детерминизм - общенаучное понятие и философское учение о причинности, закономерности, генетической связи, взаимодействии и обусловленности всех явлений и процессов, происходящих в мире. Процессуальная сторона Д. выражается понятием "детерминация". Термин Д. происходит от лат. determino (определяю). Антиподом этого понятия считают индетерминизм. К числу всеобщих категорий Д. относятся причина и следствие, отношение, связь, взаимодействие, необходимость, случайность, условие, обусловленность, возможность, действительность, невозможность, вероятность, закон, детерминация, причинение, функция, связь состояний, корреляция, предвидение и др. Д. в философии так же древен как и она сама. Можно выделить: 1) Д. философский; 2) естественнонаучный, а в его рамках отдельно научную телеономию и телеологию; 3) технический и технологический, опирающийся на предыдущий Д. в сфере технических приложений; 4) социальный Д., который опирается на телеологию и действует в человеческом обществе. Заметим, что в мировой литературе сложилось две точки зрения на сущность Д. вообще. Одна из них, возникшая в отечественной философской литературе, в нач. 70-х гг. XX в., сформулирована кратко в приведенном в самом начале определении. Вторая отождествляет Д. с причинностью, точнее, с жесткой однозначной (лапласовской) причинностью, но она преобладает в зарубежной научной и философской литературе, частично - в отечественной естественнонаучной литературе. В этом смысле в физике, например в работах Гейзенберга и др., в связи с оформлением основных идей квантовой механики, произошел отказ именно от этого вида причинности, который и был обозначен как "индетерминизм". Согласно первой точки зрения, которой мы здесь придерживаемся и которую недавно прояснил еще раз Л.Б.Баженов, Д. не сводится к причинности, он шире, многообразнее, что хорошо видно из определения. В рамках Д. признается, что центральной, главной стороной детерминации является причинность. Анализ детерминации и причинения чрезвычайно важен для темпорологии, потому что здесь именно решается суть временной последовательности событий и ее отображения в мышлении (см. у И.Канта). Но "после этого", не значит "по причине этого". Д. можно определить как учение о характере и многообразии видов и типов обуславливания в его номологическом аспекте. Последнее означает, что Д. является наиболее важным научным инструментом объяснения и предвидения будущего, представления о механизмах появления новых свойств, характеристик и т.д. любых объектов в их развитии.

Виды детерминации и Д. можно также классифицировать по их объектам, предметам, всеобщности  и специфике, их универсальности  и субординации, стихийности и регулярности, и др. Если учесть универсальные формально-математические способы описания Д., то наиболее общей формой должна быть корреляция, за ней будет следовать функциональность, вероятностная причинность, а затем причинение в его генетическом аспекте, необратимости, повторяемости, линейной (цепной) и ветвлящейся формах, и т.д. Если учесть субстрат, то можно выделить , неорганический Д. и его законы, а также органический Д., включающий, как особое, социальный Д. Здесь действует субстратная всеобщность их основы и субординация. Если учесть универсальность законов Д., то можно выделить: 1) объективные, главенствующие, определяющие и всеобщие свойства и законы Д. - D, 2) их алгоритмичность для таких объектов, каковы биологические системы с их программами наследственности, изменчивости и поведения, - A (алгоритмизм), 3) их целевой и аксиологический характер в человекодеятельных системах - T (телеология). Тогда, общая схема включения и подчинения их друг другу может быть представлена кратко как: D[A(T)]. Теория Д. (такой общенаучной теории пока что нет) должна учитывать эти схемы.

Можно выделить несколько  форм и концепций Д., сменявших  исторически друг друга, но не исчезнувших  до сих пор: 1) наивную и стихийно диалектическую (античная); 2) механистическую  жесткую и однозначную (лапласовскую); 3) статистическую или вероятностную (естественнонаучную - в XX веке); 4) современную (синтетическую, диалектическую, по сути - синергетическую). Коротко о них.

Античный Д. Идеи причинности были самыми ранними в Д. К их признанию побуждала практика развитой политической и юридической жизни древнегреческих городов-полисов. Идеи причинности, а также необходимости выражены были еще Левкиппом (V век до н.э.), а затем Демокритом (ок. 450 г. до н.э.) в их атомистике. Последний говорил, что "предпочел бы найти одно причинное объяснение, нежели приобрести себе персидский престол". У него уже видна идея отказа от случайности, фатализм в понимании действия законов природы. Аристотель позднее развил учение о четырех видах причин, включая идею цели как универсальной причины (телеология): 1) формальных (formalis) или сущностных (essential); 2) материальных ("из чего"); 3) движущих или "творящих" начало; 4) целевых ("ради чего", teleo - цель). Классификация Аристотеля не утратила своего значения до сих пор, хотя главенство и универсальность формальной и целевой причин над другими признают лишь в религиозной теологии. Целевая причина и алгоритмичность универсальны только для бихевиоральных систем, то есть сложных систем живой природы, общества и смешанных систем разного рода.

Однозначный (лапласовский) Д. Эта концепция была и остается фундаментом классический механики и физики. Она была подкреплена их успехами в науке и в границах применения законов науки. Суть ее в том, что силы (то есть некоторые внешние причины и факторы), действующие на материальную систему и ее начальное состояние, жестко, однозначно и линейно определяют ее развитие, историю всех дальнейших событий и состояний. Это сочетается с "принципом дальнодействия", то есть с идеей неограниченно большой скорости передачи взаимодействий в плоском трехмерном и однородном евклидовом "абсолютном" пространстве, в котором время течет независимо от материальных процессов тоже как "абсолютное" время. Случайное - это просто еще не познанное. Все это хорошо иллюстрируется на примере второго закона Ньютона, как закона динамического (а не статистического) типа. Необходимость здесь зависит от внешнего источника, хотя, вообще говоря, принцип инерции Галилея - Ньютона подводит нас к признанию самодвижения материи. Описание движения здесь происходит в рамках принципа относительности Галилея, в котором действует закон сложения скоростей. Груз идеи Аристотеля о всеобщности телеологического подхода в классической механике, а затем и во всей физике в связи с развитием принципов наименьшего действия прослеживается от Эйлера и Мопертюи до Планка, а также работ современных теологов. Но он встретил сопротивление в науке в форме идеи "естественной причины", начиная от работ Лагранжа, вплоть до наших современников.

Развитие представлений  о поле в электродинамике Максвелла привело к выводу: поле здесь и теперь зависит не от того, что происходит где-то на большом удалении, а от того что происходит в непосредственной близости (принцип близкодействия). Электромагнитные волны распространяются не мгновенно на любое расстояние, а лишь со скоростью, близкой к скорости света. Затем, в пробразованиях Лоренца и в специальной и общей теории относительности Эйнштейна, было установлена зависимость массы от скорости движения, а кривизны пространства и хода времени - от распределения масс. Скорость света - мировая константа. От мощности гравитационного поля зависит ход времени (течение процессов), тяготение зависит также от движения масс в пространстве. Свойства материи влияют на свойства пространства и времени, они сами зависимые друг от друга сущности, так что события можно представить как точки в пространстве (x, y, z, t), а цепь событий как "мировую линию". Однако тип детерминизма здесь остается прежним.

Вероятностный Д. Исторически он возник в связи с развитием термодинамики и статистической физики для массовых явлений. Первоначально он рассматривался как паллиатив лапласовского: законы динамического типа считались первичными, а статистические - производными от них и как бы второстепенными. Все еще господствовала старая идея научного объяснения - свести все законы к законам динамического типа. И сегодня немало тех кто разделяет эту точку зрения под влиянием своего специфического обучения в обычной средней школе. Между тем, создание квантовой механики выдвинуло на передний план два положения: 1) поле и вещество дискретны, квантованы и непрерывны одновременно, они дуалистичны; 2) тезис о первичности статистических законов по отношению к динамическим. Основатели квантовой механики, отстаивая последний тезис, связали его с индетерминизмом как именно отказом от причинного описания событий в микромире, а также от однозначности и жесткости. Основное уравнение такой теории, уравнение Шредингера, - вероятностное по своему типу. Эту позицию энергично оспаривали Эйнштейн, Планк, де Бройль, даже сам Шредингер. Эйнштейн говорил: я не могу поверить, что господь Бог играет в кости. Бор в итоге дискуссий с В.А.Фоком отказался от индетерминизма и уточнил свою позицию насчет каузальной природы микровзаимодействий, но в целом он сохранил идею роли статистичности. Проблема причинности в микромире решается также на путях введения концепции "микропричинности" (Н.Н.Боголюбов и др.), других подходов. Последующее развитие физики высоких энергий показало, что при высоких энергиях взаимодействий в микромире на передний план снова выдвигаются жесткие и однозначные зависимости, то есть жесткость и нежесткость причинения зависят от условий, и в этом смысле они относительны.

Современный Д. Является синтезом предыдущих подходов, включая античный Д., особенно в том пункте, когда признается диалектика. Он получил через идею самоорганизации материи, развитую в XX веке в синергетике Пригожиным и Хакеном, новое сильное подкрепление. На базе физической синергетики недавно возникла обобщенная синергетика, которая прояснила то, что раньше подсказывала диалектика, а, именно, общую идею развития, раскрыла механизмы его, она выявила принципы устойчивости / неустойчивости, нестабильности, необратимости, скачкообразности, самоорганизации, нелинейности, вероятности, бифуркаций, наличие аттракторов и их роль, коллективных эффектов и др. В итоге, складывается представление о бoльшей общности синергетики по сравнению с диалектикой (см. Бранский В.П., Мантатов В.В. и др.) Однако синтез еще не завершен. Вопросы Д. в этой связи требуют нового осмысления.

Необходимо пояснить, что  причин и следствий как самостоятельных феноменов в природе нет. Это, как и многие научные абстракции, ноумены вроде времени, это - те объекты, явления, характеристики и т.п., которые, находясь в отношении следования друг за другом в своем существовании, связаны генетически: сначала идет причина, она вызывает, порождает следствие ("производительность причины"). То, что ничего не порождает, не может быть названо причиной. Вместе с тем, причина суть проявление необходимости, тенденций и закономерности, а также и генетической связности того, что было и того, что возникло: в следствии всегда есть что-то от причины. В античном Д. вопрос о количественном выражений таких отношений не решался, а поэтому в нем не было идеи однозначности, но все же была идея непознанности случайного. Только в законах Ньютона в механистическом Д. Нового времени появляется количественное выражение однозначности, а также линейности строения причинно-следственной цепочки.

Весь мир здесь выглядит как гигантская машина, где исключена  случайность, все необходимо, закономерно, все можно предвидеть, где причина  равна следствию (см. второй закон  Ньютона), причинная связь бесконечна, действие передается мгновенно. Французский  математик Лаплас впервые и выразил  такую модель мироздания во всей полноте. Богу здесь отведено место лишь создателя  мира. Владея полной информацией о  мире и ее законах, опираясь на абсолютую  точность и истинность законов математики, всеобъемлющий ум ("Демон Лапласа") сможет решить все уравнения движения и предсказать все возможные  состояния объектов в сколь угодно отдаленном будущем в любой точке  мира. Повернув стрелу времени, этот Демон сможет узнать однозначно и до конца всю прошлую историю любого объекта. Брешь в этом безукоризненном здании учения о причинности пробили эволюционное учение Дарвина и концепция близкодействия в электродинамике Максвелла. Теория относительности - вершина классической физики - внесла идею или принцип ограниченности скорости передачи взаимодействия и причинения. Она утвердила инвариантность порядка следования причины и следствия, когда наблюдатели рассматривают каждый в своей системе отсчета смену событий или состояний в наблюдаемой системе. Понятие вероятностной причинности и детерминации резко порывает с классическим Д. Согласно В.А.Фоку, одназначная на уровне потенциальных возможностей причинная связь оказывается в опытах по диффракции электронов вероятностной на уровне реализованных возможностей.

По их форме можно различать: одно - однозначные отношения и  связи причин и следствий, одно - многозначные, много - многозначные, много - однозначные. Ветвление причинных  и других отношений детерминации находится внутри такого различения. Развитое в синергетике понятие  бифуркации суть минимальный случай предпоследней из форм.

В физике понятию причина  соответствуют понятия "сила", "силовая функция", "импульс", "энергия". Понятию условий  здесь соответствуют термины "связь", "степень свободы". Существует количественный учет условий систем в виде "числа степеней свободы". Связи здесь мысляться как  ограничения, "наложенные" на положение, движения и состояния тех или  иных систем. Ими могут быть поверхности, сцепления разного рода, силы и  т.п. Взаимодействие ведет к качественным изменениям, конкретный механизм которого вскрывают частные науки. Различают  внутренние и внешние взаимодействия, соответственно - причины. В физике микромира это различение весьма условно. Причинную связь необходимо трактовать как направленное взаимодействие, так что по "следам" причин в следствии можно судить о действующей причине. По форме такое взаимодействие (и связь состояний) описывается экстремалями или "геодезическими линиями", то есть кратчайшими из всех возможных в обобщенных конфигурационных и фазовых пространствах. Это находит четкое выражение в вариационных принципах (напр. в принципе наименьшего действия) и в аппарате вариационного исчисления.

Заметим, что нельзя жестко противопоставлять причины и  условия: условие само в определенной степени является причиной, а причина  условием, хотя в данном фиксированном  отношении их разграничение вполне определенно. В целом понятие  условий обозначает состояние объектов в другом смысле, чем понятие причины, речь здесь идет о таком положении, которое отражается далее в результате, вызванном данной причиной. В физике микромира изучаемый микрообъект  рассматривается не сам по себе, а всегда вместе с условиями, с  макрообстановкой в том числе, создаваемой  приборным окружением. С точки  зрения Эйнштейна, де Бройля и др. все  ситуации с электроном в опытах по его диффракции объясняются различием  условий его движения. С точки  зрения Бора и Гейзенберга различие результатов - продукт принципиальной неоднозначности и неопределенности описания взаимодействия с экспериментальной  обстановкой. В этой же связи находится  отношение Д. к кондиционализму  как идейному течению в Д., гипостазирующему условия (по лат.- condition), который широко представлен в воззрениях биологов и медиков (см. смысл "медицинского анамнеза"). В пределе, если причины  и условия идентичны, то идентичны  и следствия из них.