Бесспорная роль в того, что классическое естествознание пришло в упадок принадлежит, прежде всего, специальной теории относительности (1905), затем теории общей относительности Эйнштейна (1916). В общем, теория относительности опиралась на положение о том, что в отличие от требований механики Ньютона пространство и время не абсолютны. Пространство и время связаны с материей, движением и друг с другом органически. Сущность теории относительности Эйнштейн в популярной форме объяснял так: «Прежде представлялось, что если бы во Вселенной исчезло бы все, все равно остались бы время и пространство; теория относительности же утверждает, что вместе с материей исчезли бы время и пространство».
Теория относительности с одной стороны обнаружила связь времени и пространства, с другой стороны – движения и распределения вещественных масс. Зависимость времени и пространства от развития особенностей и от распределения сил притяжения («уменьшение длины», «замедление времени») обнаружили ограниченность представлений классической физики о пространстве и времени, не способность их существования в отрыве от материи. В 1924 году в физике было сделано новое открытие. Французский физик Луи де Бройль выдвинул гипотезу о том, что частицам материи присущи в одно и то же время свойства волны (непрерывность) и дискретности (квантовость). По мнению Луи де Бройля только так можно понять теорию Бора. Де Бройль выдвинул такой вопрос: «Если материи волны присуще корпускулярное свойство, почему мы не можем ждать от нее противоположности: почему корпускулярной материи не присуще свойство волны?»
Уже в 1925-1930 годах гипотеза Де Бройля была подтверждена экспериментами, проведенными Шредингером, Гейзенбергом, Борном и другими физиками. Согласно этому принципу по противоречивой корпускулярно-волновой природе нельзя одновременно точно установить координаты и импульс микрообъектов. Один из фундаментальных принципов квантовой физики – «отношение неопределенности» - с философско-методологической точки зрения является объективной характеристикой статистических закономерностей, которые связаны с корпускулярно-волновой природой микрочастиц. Принцип неопределенности «не устраняет» причинности в микромире, он просто выражает ее в специфической форме – статистические закономерности и вероятные зависимости.
Вышеназванные научные открытия, в корне изменив представления о мире и его законах, показали ограниченность классической механики. Однако после обнаружения ограниченности классическая механика не исчезла бесследно, просто были четко определены границы применения ее принципов, и в результате стало ясно, что законы классической механики действительны только для объектов с большой массой совершающих работу движениями на маленькой скорости.
В 1928 году английский физик Поль Дирак разработал релятивистскую теорию электрона и предсказал существование новой элементарной частицы - позитрона. Позитрон был обнаружен в 1932 году в составе космических лучей. Открытие Дирака показало, что элементарные частицы вовсе не являются такими элементарными, как их представляют, они фактически содержат взаимовлияния всех структур, являющихся характерными для атома и молекул, и тем самым представляют собой сложную многоэлементную систему тел.
Хейзенберг, характеризуя развитие естествознания в начале XX века, отмечал, что до формулирования теории относительности и квантовой механики, в физике господствовали недоверчивость и замешательство. С одной стороны ни у кого не было желания разрушать старую физику, с другой стороны всем стало ясно, что говорить о внутриатомных процессах понятиями старой физики стало невозможным. Хейзенберг писал: «В тот период физики чувствовали, что они отказываются пользоваться понятиями, которыми они пользовались до этого времени, чтобы выбрать направление в пространстве природы, эти понятия можно было использовать лишь в неточном и расплывчатом значении.
В связи с тем, что полный анализ важных достижений, сделанных в неклассический период развития естествознания, находится за пределами наших возможностей, мы постараемся дать краткое резюме философско-методологических результатов, вытекающих из этих достижений.
1. Увеличение роли философии в развитии естествознания и других наук. Важность философии для естествознания в этот период неоднократно подчеркивали истинные творцы науки. М.Борн, неоднократно подчеркивал, что философская сторона науки интересовала его своими специфическими результатами. В.Хейзенберг видел оптимальный способ устранения некоторых трудностей теории элементарных частиц в обращении к философской методологии и писал, что независимо от «желания или нежелания» физиков теоретиков «обдуманно или в слепую» используют философию. Интерес видных представителей естествознания к философии не случаен, говоря словами М.Бора «каждая фаза природно-научного познания органически связана с философской системой своего периода; естествознание предоставляет философии факты наблюдений, в свою очередь философия предоставляет естествознанию методы мышления».
В конце XIX – начале ХХ века такие философские категории, как материя, движение, пространство, время, противоречие, детерминизм, причинность и др. находились в центре научных дискуссий, проводимых в естествознании.
2. Зависимость приближения друг к другу объекта и субъекта познания от методов и средств, использующихся в приобретении знаний.
3. Укрепление и расширение идеи единства природы и увеличение роли подхода к природе как к субстанциональному целому.
4. Детерминизм и формирование его «ядра» - нового образа причинности.
5. Глубокое проникновение в естествознание диалектических противоречий, важная характеристика как объектов естествознания, так и принципов познания.
6. Приобретение статистическими закономерностями определяющей значимости в сравнении с динамическими отношениями в естествознании.
7. Коренное изменение способа мышления и притеснения в науке метафизики со стороны диалектики.
8. Изменение представлений о механизме зарождения научной теории.
Современный период развития естествознания.
Каковы особенности современного периода развития естествознания или современного естествознания? Прежде чем ответить на этот вопрос окинем взором концептуально-методологические изменения, произошедшие в естествознании во второй половине XX века.
1. Первый признак, характеризующий современное естествознание - широкое распространение в его различных областях идеи и методов синергетики.
Синергетика – теория самообразования и развития свободных природных открытых сложных систем. Для того чтобы отразить наблюдаемые закономерности сложных систем используются применяемые в синергетике такие понятия как диссипативная структура, бифуркация, флюктуация, хаотичность, странные аттракторы, нелинейность, неопределенность, необратимость и т.д. Синергетика взаимодействует с системами сложного строения, образованными посредством хаотичных связей стоящих на различных уровнях развития. На такие системы можно смотреть как «эволюционное целое».
Г.Хакен так описывает ключевые положения синергетики систем: синергетические системы состоят из несклонных или многих одинаковых или разнородных частей, которые находятся во взаимодействие друг с другом. Синергетические системы являются нелинейными; синергетические системы, которые изучаются в физике, химии и биологии как открытие системы находятся далеко от состояния теплового равновесия; синергетические системы подвержены внутренним и внешним колебаниям; так как синергетические системы открытие могут стать нестабильными; в синергетических системах обнаруживаются эмерджентные новые качества; в синергетических системах возникают пространственные, временные или функциональные структуры; новые структуры которые возникают в синергетических структурах могут быть упорядоченными или хаотичными.
Синергетика раскрывает внутренний взаимосвязь порядка и хаоса. До возникновении синергетики думали, что хаос есть хаос, он никак не может превратиться в порядок. Но, Хакен открыв закономерности открытых систем, тем самым доказал, что системный фактор состоит не в хаотичности, а в динамике, в взаимодействии. Хаос тоже динамична как и порядок. А это доказывает, что хаос вовсе не находятся в отрыве от порядка, в хаосе рождаются порядок, упорядоченность. Таким образом, если в классическом естествознании хаос играл чисто негативную роль, являясь символом дезорганизации, неструктурности и разрушения порядка, то в синергетике он выпускает в качестве конструктивного фактора. Так как с одной стороны, из хаоса или беспорядка возникает порядок, а с другой стороны – сам хаос представляет собой сложную форму упорядоченности.
Таким образом, синергетика изучает развивающуюся закономерность образования сложных структур от более простых структур. В этом случае синергетика исходит из принципа о том, что объединение структур не может быть заменено простой сборной операцией, здесь целое уже не совокупность ее частей, не больше и не меньше их, это целое просто новое качественное состояние.
Один из основоположников синергетики Г.Хакен выдвинул такой вопрос: какие общие особенности можно обнаружить в развитии различных природных и социальных систем? И он так отвечал на свой вопрос: общее – само по себе создание структуры; качественные изменения, происходящие на макроскопическом уровне; появление нового качества посредством эмерджентного способа; процесс самообразования, который встречается в открытых системах. По мнению Хакена синергетический взгляд отличается от традиционного взгляда переходом от оценки простых систем к изучению сложных систем; от оценки закрытых систем к изучению открытых систем; от оценки линейных систем к изучению нелинейных систем; от оценки равновесия процессов к изучению их делокализации и нестабильности.