Тема 5. Особенности развития науки в 19 веке. Диалектизация естествознания.

 

Диалектизация естествознания, т. е. отход от метафизических представлений о мире начинается с гипотезы И. Канта (1724-1804). В своем труде «Всеобщая естественная история и теория неба» (1755) мыслитель сделал попытку исторического объяснения происхождения Солнечной системы. Гипотезу Канта принято считать небулярной (от лат. nebula – туман), поскольку в ней утверждалось, что Солнце, планеты и их спутники возникли из некоторой первоначальной, бесформенной туманной массы, некогда равномерно заполнявшей мировое пространство. Кант объяснял процесс возникновения Солнечной системы действием сил притяжения, которые присущи частицам материи, составлявшим эту огромную туманность. Под влиянием притяжения из этих частиц образовывались отдельные скопления, сгущения, становившиеся центрами притяжения. Из одного такого крупного центра притяжения образовалось Солнце, а вокруг него расположились частицы в виде туманностей, которые начали двигаться по кругу. В круговых туманностях образовались зародыши планет, которые начали вращаться каждая вокруг своей оси. Солнце и планеты сначала разогрелись вследствие трения слагающих их частиц, затем начали остывать.

Хотя Кант в своей работе опирался на классическую механику 17 века, он сумел создать развивающуюся картину мира, которая не соответствовала философии Ньютона. Его идеи и книга, дошедшая до читателя в незначительном количестве, оставались практически неизвестными до конца 18 века.

Спустя более 40 лет французский математик и астроном Пьер Симон Лаплас (1749-1824) совершенно независимо от Канта пришел к выводам близким космогонии Канта. В своем труде «Изложение системы мира», опубликованном в 1796 г., Лаплас предположил, что первоначально вокруг Солнца существовала газовая масса, которая вращалась вокруг него. Затем вследствие охлаждения, в плоскости солнечного экватора образовались газовые кольца, где сформировались зародыши будущих планет. Планеты перешли из газообразного в жидкое состояние, а затем начали затвердевать с поверхности. Имена создателей близких гипотез были объединены под именем гипотеза Канта – Лапласа.

Другая область, в которой начали присутствовать идеи развития, были биология и геология. В первой половине 19 в. происходила острая дискуссия между двумя концепциями – катастрофизма и эволюционизма, которые по-разному объясняли историю нашей планеты. Представитель первой – Жорж Кювье (1769-1831) – в работе «Рассуждения о переворотах на поверхности Земли» (1812) утверждал, что каждый период в истории Земли завершался мировой катастрофой – поднятием и опусканием материков наводнениями, разрывами слоев и т. д. В результате этих катастроф гибли растения и животные, и в новых условиях появлялись их новые виды. Поэтому современные геологические условия и представители живой природы совершенно не похожи на то, что было прежде. Причины катастроф и возникновение новых видов растительного и животного мира Кювье не объяснял.

Концепция эволюционизма в биологии и геологии начала складываться в 18 веке. Одним из первых ее начал обосновывать французский естествоиспытатель Жорж Луи Леклерк Бюффон (1707-1788). В своем главном труде «Естественная история», состоявшем из 36 томов и издававшимся с 1749 по 1788 гг., он высказал представление о развитии Земного шара и его поверхности, о единстве плана строения органического мира. В противоположность К. Линнею Бюффон отстаивал идею изменчивости видов под влиянием условий среды. Его взгляды разделял другой великий француз 18 века – Дени Дидро (1713-1784).

Идеи Бюффона были восприняты французским естествоиспытателем Жан Батистом Ламарком (1744-1829). В 1809 вышла его книга «Философия зоологии». Ламарк видел в изменяющихся условиях окружающей среды движущую силу эволюции органического мира. Согласно Ламарку, изменения в окружающей среде вели к изменениям в потребностях животных, следствием чего было изменение их жизнедеятельности. В течение одного поколения, считал он, в случае перемен в функционировании того или иного органа появляются наследственные изменения в этом органе. На этой основе возникают новые органы, а старые исчезают. Таким образом, Ламарк полагал, что приобретенные под влиянием внешней среды изменения в живых организмах становятся наследственными и служат причиной образования новых видов. Но факт передачи по наследству приобретенных изменений Ламарк не смог доказать и потому его взгляды не получили должного обоснования.

Для утверждения идей эволюционизма исключительную роль сыграли труды английского естествоиспытателя Чарлза Лайеля (1797-1875). Опубликованная в 1830-1833 гг. его книга «Основы геологии» в 3-х томах нанесла сокрушительный удар по теории катастроф. Проведя анализ большого фактического материала, Лайель показал, что все изменения, которые произошли в течение геологической истории, происходили под влиянием тех же факторов, которые действуют и в настоящее время. А потому для объяснения этих изменений нет необходимости прибегать к представлению о грандиозных катастрофах, а лишь предположить очень длительный срок существования Земли.

Учение Лайеля оказало влияние на самого выдающегося эволюциониста 19 века – Чарльза Роберта Дарвина (1809-1882). Главный труд Дарвина «Происхождение видов» был опубликован в 1859 г. В нем Дарвин, опираясь на огромный естественнонаучный материал из области палеологии, эмбриологии, сравнительной анатомии, географии животных и растений, изложил факты и причины биологической эволюции. Он показал, что вне саморазвития органический мир не существует и поэтому органическая эволюция не может прекратиться. Развитие - это условие существования вида и средство его приспособления к среде.

Принципиально важной в учении Дарвина является теория естественного отбора. Согласно этой теории, виды с их относительно целесообразной организацией возникли и возникают в результате отбора и накопления качеств, полезных для организмов в борьбе за существование в данных условиях. Таким образом, эволюция, по Дарвину, осуществляется в результате взаимодействия трех основных факторов: изменчивости, наследственности и естественного отбора.

В процесс эволюции, по Дарвину, вписывается и происхождение человека. Этому посвящена его работа 1871 г. «Происхождение человека и половой отбор», где обоснована гипотеза происхождения человека от обезьяноподобного предка. Эта книга вызвала бурю негодования со стороны церковников и идеалистически мыслящих ученых. Но до сих пор ей сколько-нибудь убедительной концепции не противопоставлено.

Диалектизация естествознания шла не только по пути утверждения эволюционистского и исторического взгляда на природу («все течет, все изменяется»), но и обнаружением глубокой всеобщей связи явлений природы. Одним из первых среди философов на это указал Фридрих Вильгельм Иозеф Шеллинг (1775-1854). В своей натурфилософии, изложенной в работах «Идеи к философии природы» (1797), «Первый набросок системы натурфилософии» и «Введение к наброску системы натурфилософии» (1797), Шеллинг утверждает единство природы, он предсказывает связь явлений магнетизма и электричества, указывает на существование в природе противоположных сил. Диалектические идеи натурфилософии Шеллинга с интересом были восприняты естествоиспытателями.

К числу наиболее выдающихся открытий, подтверждающих единство и взаимосвязь природы, относится клеточная теория, созданная в 30-е годы 19 века. Ее авторами были ботаник Маттиас Якоб Шлейден (1804-1881), установивший, что все растения состоят из клеток, и профессор, биолог Теодор Шванн (1810-1882), распространивший это открытие на животный мир. В октябре 1838 г. Шлейден и Шванн встретились и обменялись мнениями. После этого Шванн следующим образом сформулировал сделанное открытие: «Весь класс клеточных растений состоит только из клеток», все многообразные формы животных «возникают также только из клеток, причем аналогичных клеткам растений». Открытие клеточного строения растений и животных доказало единство всего органического мира.

Другой важный закон, подтверждающий взаимосвязь в материальном мире, закон сохранения и превращения энергии. Он имеет универсальное значение, так как охватывает все явления природы как живой, так и неживой и имеет значение для всего естествознания. Идея закона была первоначально высказана немецким врачом Юлиусом Робертом Майером (1814-1878), который высказал мысль, что химическая энергия, содержащаяся в пище, превращается в теплоту, подобно тому, как это происходит с механической энергией мышц. В 1842 г. Майер опубликовал свои выводы в статье «О количественном и качественном определении сил», а в 1845 г. вышла его книга «Органическое движение в его связи с обменом веществ, вклад в естествознание». В этих работах Майер показал, что химическая, тепловая и механическая энергия могут превращаться друг в друга и являются равноценными.

Выводы Майера были встречены с недоверием, пока английский физик Джеймс Прескотт Джоуль (1818-1889) не провел ряд экспериментов, подтвердивших выводы Майера. Он сообщил об этом в работе «О тепловом эффекте магнитоэлектричества и механическом эффекте теплоты» (1843). В работе утверждалось, что когда затрагивается механическая сила, получается точное эквивалентное количество теплоты, что животная теплота возникает в результате химических превращений в организме.

Свой вклад в диалектизацию естествознания внесли открытия в химии. Речь идет об искусственном получении органического вещества мочевины в 1828 г. немецким химиком Фридрихом Велером (1800-1882). Это открытие положило начало целому ряду синтезов органических соединений из исходных неорганических веществ и свидетельствовало о связи неорганической и органической природы.

Другим выдающимся открытием в химии является открытие периодического закона Д.И. Менделеева (1834-1907). 1 марта 1869 г. Менделеев разослал сообщение, в котором утверждал, что существует закономерная связь между химическими элементами, которая заключается в том, что свойства элементов изменяются в периодической зависимости от их атомных весов. Другими словами, качественные свойства элементов зависят от их количественных свойств, причем эти отношения меняются периодически, скачками.

Открытие Менделеева не долго оставалось на уровне гипотезы. В таблице Менделеев оставил свободные клетки, где предположил существование в природе элементов пока еще не открытых. В 1875 г. был открыт первый из них – галлий, спустя некоторое время еще два. Таким образом, открытие Менделеева нашло свое практическое подтверждение. В 1954 г. был открыт 101 элемент, который назвали «менделеевиумом» в честь великого русского химика.

Все отмеченные открытия в естествознании свидетельствовали, что диалектика заявляет о своих правах на природу, что объективно в природе существуют диалектические закономерности. Но дальнейшее развитие естествознания затруднялось тем, что диалектический характер открываемых закономерностей вступал в противоречие с метафизическим способом мышления самих ученых. Материалистическая диалектика прокладывала себе дорогу стихийно. Назрела необходимость философского осмысления этого явления.

Одним из первых воспринял необходимость союза диалектического мышления и естествознания наш соотечественник А.И. Герцен (1812-1870). «Философия без естествознания так же невозможна, как естествознание без философии», - писал он. В своем произведении «Дилетантизм в науке» (1842-1843) и «Письмах об изучении природы» (1844-1845), в частности, в первом письме «Эмпирия и идеализм» и во втором «Наука и природа – феноменология мышления» он обращает внимание на потребность естествознания в правильном философском методе. «Метода в науке, - пишет он, - вовсе не есть дело личного вкуса или какого-нибудь внешнего удобства, что она, сверх своих формальных значений есть самое развитие содержания, - эмбриология истины, если хотите».

Герцен одним из первых оценил значение диалектики Гегеля для естествознания. В письме «Эмпирия и идеализм» Герцен писал: «Первый пример наукообразного изложения естествознания представляет гегелева «Энциклопедия». Правда, у Гегеля логика хранит свое притязание на неприкосновенную власть над другими сферами. … Он как будто забывает, что логика … - знание бытия, но не бытие; она выше его, и в этом ее односторонность». И далее, «он раскрыл, что природа, что жизнь развивается по законам логики. Но, - продолжает Герцен, - Гегель хотел природу и историю как прикладную логику, а не логику как отвлеченную разумность природы и истории. Вот причина, почему эмпирическая наука осталась так же хладнокровно глухо к энциклопедии Гегеля, как к диссертации Шеллинга».

В письме «Наука и природа – феноменология мышления» Герцен замечает: «Жизнь природы – беспрерывное развитие. … Это – диалектика физического мира».

Более значительные усилия по вопросу осмысления диалектических процессов в природе были предприняты Ф. Энгельсом (1820-1895) в его «Диалектика природы» и «Анти-Дюринг». Несмотря на некоторые конкретные положения, устаревшие в настоящее время, в целом «Диалектика природы» представляет научный интерес с точки зрения методологических подходов к естествознанию. Во «Введении» Энгельс рассматривает развитие естествознания начиная с 15 века, а также развитие самой природы и человеческого общества. Энгельс показывает, что если до 19 века метафизический метод не мешал и даже в какой-то степени помогал систематизировать и классифицировать огромный естественнонаучный материал, то начиная с 19 века метафизический способ мышления естествоиспытателей стал тормозом для развития естествознания.

Энгельс пишет: «Теперь вся природа простирается перед нами как некоторая система связей и процессов, объясненная и понятая по крайней мере в основных чертах». Он делает вывод, что «именно диалектика является для современного естествознания наиболее важной формой мышления, ибо только она представляет аналог и тем самым метод объяснения для происходящих в природе процессов развития, для всеобщих связей природы, для переходов от одной области исследования к другой».

В работе «Диалектика природы» в статье «Диалектика» Ф. Энгельс дает определение диалектики как науки о всеобщей связи, касается трех основных законов диалектики, подчеркивает, что законы диалектики абстрагируются из истории природы и человеческого общества. Диалектические законы являются действительными законами природы и поэтому имеют силу также и для теоретического естествознания.

В своей работе Энгельс подробно анализирует диалектическое содер­жание таких наук, как математика, механика, физика, химия, биология. Применение диалектико-материалистического метода к естественнонаучному материалу дало Энгельсу возможность показать объективную диалектику самой природы и ее законов, наметить пути развития естествознания, а позднее В.И. Ленину предвосхитить некоторые позднейшие научные открытия (например, положение о сложном строении атома и его неисчерпаемости и др.).

Грандиозный замысел написания «Диалектики природы» Энгельс при жизни осуществить не успел. Начав работу над книгой в мае 1873 г., он в 1876 г. вынужден был прерваться из-за необходимости написания «Анти-Дюринга». В этой работе Энгельс много сделал для утверждения диалектико-материалистической картины мира. После выхода в свет «Анти-Дюринга» в 1878 г. Энгельс продолжил работу над «Диалектикой природы» до 1886 г. Так и не закончив свой труд, он вынужден был работать над завершением публикации «Капитала» Маркса. В «Диалектику природы» включены 10 более или менее готовых статей и глав и около 170 заметок и фрагментов. Эта работа вместе с «Анти-Дюрингом» и «Людвигом Фейербахом и концом классической немецкой философии» сыграли большую роль в формировании во второй половине 19 века диалектико-материалистической картины мира.

Примерно в середины 19 века появляются новые научные данные в области физики, которые подрывали механистическую картину мира. Убежденность в том, что все закономерности соединения химических элементов опираются на закон всемирного тяготения как частный случай тяготения между атомами стала ослабевать по мере открытия новых данных. Речь идет об открытии электромагнитных явлений.

Одним из первых научных открытий демонстрирующих законы элетромагнетизма был закон Шарля Огюста Кулона (1736-1806), французского военного инженера, впоследствии члена Парижской Академии наук. Закон гласил, что положительный и отрицательный электрические заряды притягиваются друг к другу прямо пропорционально величине зарядов и обратно пропорционально квадрату расстояния между ними. Создавалось впечатление о еще одном подтверждении закона всемирного тяготения. Но потом выяснилось, что появился один из законов электромагнетизма. Беспредельное господство механики было подорвано. После Кулона открылась возможность построения теории электрических и магнитных явлений.

Механистическая картина мира знала только один вид материи – вещество, состоящее из частиц, имеющих массу. В 19 веке к числу свойств частиц стали относить электрический заряд. И хотя считалось, что масса есть у всех частиц, а заряд – только у некоторых, обладание электрическим зарядом было признано таким же фундаментальным свойством, как и масса.

Английский химик и физик Майкл Фарадей (1791-1867) ввел в науку понятие электромагнитного поля. Ему удалось показать опытным путем, что между электрическом и магнетизмом существует прямая динамическая связь. Тем самым он впервые объединил электричество и магнетизм, признав их одной и той же природной силой. В результате в естествознании начало утверждаться понимание того, что кроме вещества, в природе существует еще и поле.

Математическую разработку идей Фарадея предпринял выдающийся английский ученый Джеймс Клерк Максвелл (1831-1879). Он создал математическую теорию электромагнитного поля и дал математическое описание его законов (1873). Уравнения Максвелла стали самым крупным теоретическим событием в физике со времен Галилея и Ньютона. Но они нуждались в опытной проверке. Решающую роль в победе максвелловской теории сыграл немецкий физик Генрих Рудольф Герц (1857-1894), который по поручению Гельмгольца построил опыт и в 1886 г. продемонстрировал «беспроволочное распространение» электромагнитных волн. Он смог также доказать принципиальную тождественность полученных им электромагнитных переменных полей и световых волн.

Работы в области электромагнетизма положили начало крушению механистической картины мира. С ними связывают третью научную революцию. С этого момента механистические представления о мире были существенно поколеблены. Попытки распространить принципы механики на электрические и магнитные явления оказались несостоятельными. Естествознание было вынуждено отказаться от идеи универсальности законов механики. Механистическая картина мира начала сходить с исторической сцены, уступая место новому пониманию физической реальности.

Как отмечал А. Эйнштейн, физическая реальность до Максвелла мыслилась в виде материальных точек, изменение которых состоят только в движении. После Максвелла физическая реальность мыслилась уже в виде непрерывных, не поддающихся механическому объяснению полей, описываемых дифференциальными уравнениями в частных производных.

Все эти научные достижения подготавливали четвертую научную революцию.