Постнеклассическое естествознание

В последней трети 20 в. происходит новая научная революция в естествознании. Она связана с появлением особых объектов исследования, которыми становятся исторически развивающиеся системы. К числу таких систем относятся общество, наука, природа-человек, человек-машина и т.д. Отличительными признаками данных систем выступают открытость, нелинейность и самоорганизация.

Историческими предпосылками формирования постнеклассического естествознания стали исследования в области кибернетики и общей теории систем.

Основой научных исследований в постнеклассическом естествознании становится эволюционная парадигма. Она ориентирует исследователей на поиск и изучение связей, возникших в процессе развития систем различной природы.

Фундаментальная задача современной физики – задача разработки единой теории всех физических взаимодействий и частиц. Первым шагом на этом пути стало появление теории электрослабого взаимодействия, предложенной американскими физиками Стивеном Вайнбергом, Шелдоном Глэшоу и пакистанским физиком Абдусом Саламом в 1967 г. В соответствии с нею, объяснялось объединение электромагнитного и слабого взаимодействий. Начиная с 1970-х гг. был предложен ряд вариантов т.н. теорий Великого Объединения, описывающих и объясняющих единым образом сильное, слабое и электромагнитное взаимодействия. Предполагается, что при чрезвычайно высоких энергиях эти взаимодействия объединяются. Правда, ни одна из теорий Великого объединения пока не нашла подтверждения, а некоторые уже опровергнуты экспериментально. Также отсутствует в настоящее время разработанная квантовая теория гравитации. В настоящее время наиболее перспективными кандидатами на роль единой теории всех фундаментальных взаимодействий и частиц являются теория струн и петлевая теория.

В 1970-1980-е годы были проведены исследования И. Пригожина и Г. Хакена в области термодинамики неравновесных процессов. В ней появляется концепт нелинейности – свойства системы иметь в своей структуре различные потенциальные возможности изменений, соответствующие различным допустимым законам развития системы. Согласно этому концепту, утверждается нелинейность сложных открытых систем, которая означает многовариантность, альтернативность выбора путей эволюции, а также ее необратимость. Эта модель послужила развитию теории самоорганизации. Теоретики естественных наук обобщают этот концепт на весь мир: мир подобен живому саморазвивающемуся организму. Сам мир, большинство систем, его составляющих, описывается нелинейными уравнениями. Линейные системы теперь выступают как частный случай. Это вызвало необходимость переосмысления оснований многих наук.

Во второй половине 20 в. к изучению исторически развивающихся систем приступила химия. В 1960-е гг. возникает новая дисциплина – эволюционная химия как наука о самоорганизации и саморазвитии химических систем. Эволюционная химия изучает процессы самоорганизации вещества: от атомов и простейших молекул до живых организмов.

В связи с этим выдвинуто несколько теорий. Как предполагается, ведущим механизмом химической эволюции является отбор, в процессе которого выделились те химические элементы, которые оказались способными образовывать не только прочные, но и легко перестраивающиеся химические связи. Таким требованиям в первую очередь соответствовал углерод. Атомы углерода способны образовывать почти все известные типы химических связей. Выявлены 6 элементов, составляющих основу живых систем: углерод, водород, кислород, азот, фосфор и сера. Кроме того, из 100 известных аминокислот в состав белков вошли только 20. Несмотря на то, что естествознание значительно продвинулось в осмыслении химической эволюции, ее механизмов и основных направлений, вопрос о том, какие конкретно химические превращения обусловили появление жизни, остается пока открытым.

В постнеклассической биологии появилась и стала неуклонно нарастать тенденция проектирования и конструирования биообъектов, а также стремление управлять живыми системами различного уровня. Итогом стало появление биоинженерных направлений – генная инженерия, клеточная инженерия, инженерия биоценозов, агроценозов и т.д. Под влиянием практических ориентиров в биологии появляются такие новые направления как предвидение и прогнозирование функционирования и развития живых систем.

Важным моментом в развитии постнеклассического естествознания стали бурное развитие информационных технологий и всеобщая компьютеризация научного знания, начиная с 1980-х гг.

Основные методологические принципы постнеклассического естествознания:

1) Утверждение универсальных методологических установок: системной, эволюционной, синергетической, коэволюционной (концепция глобального эволюционизма).

2) Ориентация на изучение таких исторически развивающихся систем, непосредственным компонентом которых является сам человек. Это объекты экологии, включая биосферу (глобальная экология), медико-биологические и биотехнологические (генетическая инженерия) объекты, системы «человек-машина» и др. Исследование таких объектов возможно только при использовании компьютерных программ.

3) Активное использование исторической реконструкции как метода построения теории (до этого он использовался только в социально-гуманитарных науках) в космологии, астрофизике, физике элементарных частиц. Посредством его можно воспроизвести основные этапы эволюции объекта и, следовательно, решить задачу его описания в теоретическом исследовании.

4) Ориентация на комплексные исследовательские программы и междисциплинарные исследования. Усиливается взаимосвязь естественных, технических и социально-гуманитарных наук.

5) Усиление математизации научных теорий и увеличение уровня их абстрактности и сложности. Это приводит к тому, что работа с новыми теориями из-за высокого уровня абстракций превратилась в новый и своеобразный вид деятельности. Резко возросло значение вычислительной математики, математического моделирования.