Понятие симметрии в природе.

Симметрия- понятие, характеризующее переход объектов в самих себя или друг в друга при осуществлении над ними оп-редел. преобразований.

В широком смысле — свойство неизменности (инвариантности) некоторых сторон, процессов и отношений объектов относительно некоторых преобразований. В роли симметричных объектов могут выступать самые различные образования — вещи, процессы и взаимодействия материальной действительности, геометрич. фигуры, матема-тич. уравнения, живые организмы, произведения искусства и т. п.

Примерами преобразований Симметрии(которые могут быть как реальными, так и мысленными) являются пространств. сдвиги, вращения, зеркальное отражение в пространстве, сдвиги и обращение времени, зарядовое сопряжение (замена частицы на античастицу) и т. п., а также их комбинации.

Идея Симметрии выполняет важную методологич. функцию в математике, физике, химии, биологии, является конструктивным принципом в технике, а также играет существ.роль в теории исква. Широкое применение этого понятия в различных сферах человеч. деятельности привело к тенденции рассматривать Симметрию как самостоятельную философскую категорию, противопоставляя ей асимметрию.

Истоки понятия Симметрии уходят корнями в античное представление о гармонии, имевшее эстетический смысл соразмерности, уравновешенности, упорядоченности, красоты и совершенства. Специальнонаучная разработка понятия С. началась лишь в 19 в. в кристаллографии, где И. Гессель (Франция), А. Шёнфлис (Германия) и рус.учёные А. В. Гадолин и Е. С. Фёдоров создали учение о пространств. С., в котором было выделено 230 возможных групп симметрии. Нем. математик Ф.Клейн, рассматривавший различные геометрии как теории инвариантов определ. групп преобразований, внёс существ.вклад в формирование совр. понятия С., тесно связанного с понятием инвариантности и теорией групп. Теоремы Э. Нётер (Германия) позволили связать пространственновременную С. (инвариантность) уравнений математич. физики с сохранением фундаментальных физич. величин — энергии, импульса, момента количества движения. Исследование взаимосвязи принципов С. с законами сохранения стало одним из магистральных направлений развития физики.

Новые аспекты физич. содержания Симметрии в рамках теоретико-группового подхода были вскрыты специальной и общей теориями относительности, а также квантовой механикой и квантовой теорией поля. Идея С. лежит в основе мн. методологич. исследований содержания совр. физики: использование С. как средства унификации физики, трактовка физич. реальности с помощью понятия инвариантности и др.

Важную.роль С. играет также в химии и биологии, где, однако, нередко на передний план выступает асимметрия как определ. нарушение С., что особенно характерно для живых организмов на молекулярном и морфологич. уровнях их структурной организации. В ходе эволюц. развития материи от химич. формы движения до биологической обнаруживается общая тенденция уменьшения степени С. и соответственно возрастания асимметрии.

В филос. плане С. выступает как особый вид структурной организации объектов. С одной стороны, С. понимается как единство тождества и различия, при этом объекты, являющиеся исходным пунктом и результатом преобразований С., будучи различными, рассматриваются как эквивалентные по ряду существ.признаков. С др. стороны, С. трактуется как единство сохранения и изменения, причём преобразования С., будучи изменениями объектов, понимаются как не затрагивающие их сохраняющиеся характеристики. Категории тождества и различия, сохранения и изменения, неразрывно связанные с категориями части и целого (структуры и элементов), характеризуют диалектич. взаимосвязи объекта и раскрывают философское содержание понятия С.

 

Геологическая эволюция.

Нужно удивляться, что уже в древности правильно оценивали, чем являются окаменелости. Их считали сохранившимися в ископаемом виде останками животных или растений, живших в предыдущих эпохах развития Земли. Следует, однако, признать, что сущность окаменелостей старались объяснить и другим образом.

Сам отец естественных наук Аристотель считал, что окаменелости образуются в результате какого-то загадочного воздействия солнца и других небесных тел. Изучение космической эволюции помогло развитию биологической эволюции.

В то время, как одни из последователей теологических решений, идя за мыслью Аристотеля, считали, что окаменелости образуются внутри Земли в результате какой-то минерализующей силы под влиянием небесных тел, то другие считали, что окаменелости являются как бы неудавшимися попытками создания в лоне земли имитаций живых форм, обитающих на ее поверхности. Наконец третьи просто считали, что человеку нелегко доискиваться причин, которые привели к образованию окаменелостей.

Однако больше всего сторонников привлекала теория, по которой окаменелости вообще являются остатками библейского потопа. Ученые обращали внимание на то, что окаменелости не являлись шутками природы, что их образование не связано с актами творения, что в действительности они являются окаменелыми остатками живших когда-то существ, что невозможно также предполагать, чтобы их наличие в породах материков можно было бы объяснять действием вод потопа. Если это так, то возраст земли должен быть несравненно более старым, чем тот, который указывает библия, а окаменелости морских животных, которые в настоящее время обнаруживаются в земле материков, следует объяснять постепенно происходящими изменениями в процессе формирования морей и материков.

Трудно перечислить всех исследователей и мыслителей, которые заняли эти научные позиции. Однако следует назвать фамилии Леонардо да Винчи, философа Лейбница, врача Стено и Роберта Гука. Последний, несмотря на первоначально ошибочные взгляды, сумел, в конце концов, познать и открыть истинную сущность окаменелостей.

Энциклопедисты начали борьбу с общепринятыми взглядами, хотя ввиду строгой цензуры были вынуждены временами выбирать дорогу компромиссов. Гольбах написал научную статью об окаменелостях, в которой борется с идеями образования их в результате потопа или действия каких-то пластических сил.

Maillet (1656-1738) говорил об очень медленных изменениях земной коры, протекающих бесконечно длительно под влиянием естественных сил и провозглашал даже эволюционные воззрения. То были совершенно фантастические взгляды, которые допускали возможность прямого преобразования морских животных в сухопутные и людей; он верил в существование сказочных созданий в виде сирен или других. Несмотря на все это, в его взглядах по вопросам геологии имеются зерна истины.

Однако, гораздо большим наука обязана французскому натуралисту Бюффону (1707-1788). Он был вынужден высказываться с осторожностью, так как Теологический Факультет Сорбонны уже раньше обратил его внимание на то, что ряд его формулировок противоречит теологическим воззрениям. По мнению Haber взгляды Бюффона на космическую эволюцию являются без сомнения шагом вперед в сравнении со взглядами Декарта и Лейбница, и проявляя желание примирить науку с религией, были одновременно проникнуты революционными теориями Гольбаха-Дидро. По мнению Бюффона, отдельные дни, в которые согласно библии, происходили акты сотворения, не соответствуют обыкновенным дням, а тянулись в течение долгих тысяч лет. Допуская, что наша Земля взяла свое начало из огненной массы, Бюффон старался, на основании произведенных опытов с постепенным охлаждением шаров разных размеров, сделанных из разного материала, рассчитать не только возраст Земли, но и предвидеть, через какое время наступит такое ее охлаждение, что существование жизни на ней станет невозможным. Согласно этим расчетам Земля уже имеет 75 000 лет, а жизнь будет еще существовать в течение 93000 лет.

Вершиной механической философии материализма было сочинение упоминавшегося уже Гольбаха, который, принимая вечное существование материи, видел беспрерывные изменения, происходящие в ней во времени. По его мнению, материей не управляет никакая сверхъестественная сила, нет постоянных форм жизни, все они подвергаются изменениям и уступают место другим.

В конце XVIII века мы встречаемся с двумя геологическими школами, находящимися в резко антагонистических отношениях. Это школа нептунистов и плутонистов. Нептунисты приписывали самое большое влияние на геологические изменения воде, и признавая существование и влияние потопа, тем самим являлись сторонниками катастрофических перемен, что соответствует Моисеевой космологии. Плутонисты, наоборот, обращали внимание на вулканическую деятельность, на роль тепла и отсюда их другое название - вулканисты.

Хотя основоположник нептунизма - Werner отдавал себе отчет в том, что далеко идущие изменения в земной коре могли произойти лишь в течение очень длительного периода времени, и говорил, что наша Земля является детищем времени и развивалась постепенно, однако его выводы можно было интерпретировать и иначе. Согласно его взглядам все субстанции земли первоначально находились в растворенном состоянии и подвергались постепенному осаждению. Однако можно было бы принять, что процесс осаждения был однократным и бурным, так что сорокадневный период потопа мог быть вполне достаточным для объяснения образования земной коры и, тем самым, взгляды нептунистов могли быть согласованы с теологическими постулатами.

Наоборот, взгляды плутонистов противоречили взглядам теологов, потому что отложение слоев вулканической лавы требовало бы более длительного периода времени.

Работы Hutton (конец XVIII века) положили начало новой эпохе в формировании понятий геологической эволюции. Hutton (1726-1797) признавал исключительно действие естественных сил в геологических процессах. Он признавал не только разрушительную деятельность воды и образование слоев осадков на дне морей, но также и роль вулканов и температуры земли, которые выносят на поверхность воды нагроможденные раньше осадочные скалы.Вообще говоря, Hutton был решительным последователем униформитарионизма, хотя и старался примирить научные идеи с теологией. Он не признавал Моисеевых космогонических концепций, допускающих существование сверхъестественных сил, действующих бурно, как, например, потоп, универсальность которого Huttcn решительно отвергал. Однако он верил, что исследование явлений природы может только объяснить действие божественных законов природы. Другими словами, был типичным представителем того направления, которое Англосаксы называют NaturalTheology, что можно было бы перевести, как натур-теология, в основе, которой лежат естествоиспытательные науки, не противоречащие, а наоборот, доставляющие доводы целесообразности в природе, то есть высшего существа.

На этих позициях стояли все представители данного направления, из которых наиболее славным является W. Paley, автор широко известного труда по этому вопросу (начало XIX века). Натур-теология была решительным врагом теории случайностей в природе, так как последняя грозила атеизмом, и поэтому в ее выводах подчеркивалось целесообразность всех природных явлений, а особенно биологических.

Нам кажется, что из сказанного выше отчетливо выявляется связь, которая существовала в истории развития наших представлений, между геологической и биологической эволюцией. Даже те авторы, которые в первую очередь занимались вопросами геологической эволюции, вынуждены были проявить свое отношение к вопросам биологической эволюции, хотя бы принимая ту или другую интерпретацию происхождения окаменелостей. С другой стороны нас не удивляет, что ученые, занимавшиеся в первую очередь вопросами биологической эволюции, касались более или менее исчерпывающим образом вопросов, которые ставила геология.

Кроме того, в те времена еще не существовало такой степени специализации между отдельными отраслями естественных наук, как в настоящее время, и естествоиспытатель зачастую занимался не только зоологией и ботаникой, а также геологией, минералогией или еще другими отраслями естественных наук. Поэтому ничего удивительного, что и Ламарк (1744-1829), первый великий представитель биологического эволюционизма, посвятил геологическим процессам много внимания в своей "Гидрогеологии".

Он считал, что геологические изменения продолжались неизмеримо долго и не отличались бурным характером, а совершались очень постепенно. Несколько или даже несколько сот тысяч лет являются ничем в сравнении с тем периодом времени, который необходим для геологических процессов. "Гидрогеология" была издана в XIX веке, а немногим раньше дед Чарльза Дарвина, Эразм Дарвин (1731-1802) провозглашавший, как и Ламарк, принципы биологической эволюции, в своей "Zoonomii" или "Законах органической жизни" считал, что для объяснения как геологической, так и биологической эволюции, необходимо признать очень длительные периоды времени, в которых они совершались.

Однако, несмотря на постепенную победу научных взглядов в геологии, противники этих взглядов не хотели признать своего поражения. Реакция, которая наступила после падения Французской Революции, тормозила, по мнению Haber, провозглашение тез, противоречащих традиционному способу мышления.

Факт, что в рядах защитников геологии, придерживающихся библии, выступил ученый такой величины, как Ж. Кювье (1769-1832), шел на руку реакции. Этот ученый прославился своими исследованиями ископаемых форм позвоночных и своими выступлениями против эволюционных взглядов Ламарка. Он старался, в первую очередь, доказать, что потоп действительно имел место, и человеческий род существует очень короткое время. В окрестностях Парижа он нашел скопления окаменелостей морских животных, отложения, содержащие остатки пресноводной фауны и, наконец, отложения, вообще лишенные давних форм жизни, и считал, что эти факты свидетельствуют о внезапных изменениях, каким подвергалось море, то врываясь вглубь суши, то снова уступая.

По мнению Кювье, естественные причины не могли выяснить этих катастроф, последним из которых был библейский потоп, и поэтому следует признать существование сверхъестественных сил. Поскольку катастрофы, по его мнению, являлись результатом действия сверхъестественных сил, постольку отложения, образовавшиеся между очередными катастрофами, возникли естественным путем. Таким образом, Кювье старался примирить теологические взгляду с неопровержимыми выводами геологии, касающимися долгих периодов времени, в которых формировались отложения.

Такая позиция известного ученого, который прославился попытками реконструкции древних организмов из найденных ископаемых их остатков, встретилась с поддержкой, как теологов, так и геологов. Каждый день творения они растягивали на долгие периоды времени или же принимали, что эти периоды предшествовали каждому дню нового акта сотворения.

Катастрофы, по мнению Кювье, не приводили, однако, к уничтожению всего живого на Земле, не носили повсеместного характера. А так как катастрофы охватывали лишь ограниченные пространства, повторное заселение разрушенных территорий не нуждалось в новых актах творения, а лишь в переселении живых существ, которые сохранились в местах, не тронутых катаклизмом.

Точка зрения Кювье с одной стороны, а попытки объяснения дней творения длительными периодами времени с другой, временно привели к смягчению противоречий между геологией и теологией. Лучше всего об этом свидетельствует высказывание W. Buckland, занимавшего видное место среди современных ему английских геологов. Ниже приводим цитату, взятую у Haber:

"Огромное значение всемирного потопа в не очень отдаленные от нас времена основывается на таких твердых и неопровержимых фактах, что если бы даже об этом ничего не было сказано в священном писании или другом авторитетном источнике, сама геология должна была бы признать какую-нибудь катастрофу, чтобы объяснить его последствия, с которыми мы встречаемся везде и которых нельзя было бы понять без того, чтобы принять, что потоп бушевал не раньше, чем об этом указано в библии".

Эти слова Buckland высказал в 1820 г. Они свидетельствуют о том, что в это время возник контакт между наукой и теологией, который послужил основанием натуралистической теологии, а компромис стал возможным, как подчеркивал Haber, благодаря как позициям Кювье, так и представителей теологии и геологии, вроде Buckland.

Лишь через 10 лет, то есть в 1830 г., появился первый том трудов Чарльз Лайела под названием "Основы геологии", которые явились поворотным пунктом не только в самой геологии, но также и в биологической эволюции, благодаря влиянию, которое "Основы геологии" оказали на Чарльза Дарвина.