Научные открытия 19 – начала 20 веков и их влияние на формирование неклассического типа научной рациональности. Своеобразие неклассического типа научной рациональности.

Классическое естествознание XVII— XVIII вв. стремилось объяснить причины всех явлений (включая социальные) на основе законов механики Ньютона. В XIX в. ста­ло очевидным, что законы ньютоновской механики уже не могли играть роли универсальных законов природы. На эту роль пре­тендовали законы электромагнитных явлений. Была создана (Фарадей, Максвелл и др.) электромагнитная картина мира. Однако в результате новых экспериментальных открытий в области строе­ния вещества в конце ХIХ — начале XX в. обнаруживалось мно­жество непримиримых противоречий между электромагнитной картиной мира и опытными фактами. Это подтвердил «каскад» научных открытий.

В 1895—1896 гг. были открыты лучи Рентгена, радиоактив­ность (Беккерель), радий (М. и П. Кюри) и др. В 1897 г. англий­ский физик Дж. Томсон открыл первую элементарную частицу — электрон и понял, что электроны являются составными частями атомов всех веществ.

В 1911 г. английский физик Э. Резерфорд в экспериментах обнаружил, что в атомах существуют ядра, положительно заря­женные частицы, размер которых очень мал по сравнению с раз­мерами атомов, но в которых сосредоточена почти вся масса ато­ма. Он предложил планетарную модель атома: вокруг тяжелого положительно заряженного ядра вращаются электроны. Но такая система из заряженных частиц согласно законам электродинамики не просуществовала бы и миллиардной доли секунды; поскольку электроны, вращаясь, должны были бы постоянно излучать энергию, замедляться и, в конце концов, падать на ядро. Этот парадокс в теории, вызвавший кризис всей науки в целом, стал отправной точкой более глубоких исследований и теоретических разработок в физике «микромира». Резерфорд открыл α- и β-лучи, предсказал существование нейтрона.

Немецкий физик М. Планк в 1900 г. ввел квант действия (по­стоянная Планка) и, исходя из идеи квантов, вывел закон излучения, названный его именем. Было установлено, что испускание и поглощение электромагнитного излучения происходит дискрет­но, определенными конечными порциями (квантами). Квантовая теория планка вошла в противоречие с теорией электродинамики Максвелла. Возникли два несовместимых представления о мате­рии: или она абсолютно непрерывна, или она состоит из дискрет­ных частиц.

Названные открытия опровергли представления об атоме, как последнем, неделимом «первичном кирпичике» ми­роздания («материя исчезла»).

Н. Бор, предложивший на базе идеи Резерфорда и квантовой теории Планка свою модель атома (1913). Он предпо­лагал, что электроны, вращающиеся вокруг ядра по нескольким стационарным орбитам, вопреки законам электродинамики не из­лучают энергии. Электрон излучает ее порциями лишь при пере­скакивании с одной орбиты на другую. Причем при переходе элек­трона на более далекую от ядра орбиту происходит увеличение энергии атома, и наоборот.

Эта теория квантов замечательно объясняла термодинамику излучения и явление фотоэффекта. Объяснение опиралось на предположение, что само электромагнитное излучение должно обладать квантовой природой, оно должно состоять из частиц – фотонов – квантов электромагнитных волн. Иными словами, электромагнитные волны приобретали свойства частиц. (Кстати говоря, в 1905 г. А. Эйнштейн, дав объяснение явлению фотоэффекта – способности электромагнитного излучения выбивать с поверхности твёрдых тел электроны – был удостоен Нобелевской премии.).

Будучи исправлением и дополнением модели Резерфорда, модель Н. Бора вошла в историю атомной физики как квантовая модель атома Резерфорда—Бора.

Таким образом, в отличие от классических представлений физика «микромира» оказалась квантованной.

А. Эйнштейн создал сначала специальную (1905), а затем и общую (1916) теорию относительности. В целом его теория основывалась на том, что в отличие от механики Нью­тона, пространство и время не абсолютны. Они органически свя­заны с материей, движением и между собой.

В специальной теории относительности А. Эйнштейн установил математическую связь пространственно-временных характеристик объекта с его движением относительно наблюдателя.

В механистической картине мира понятия пространства и времени рассматривались вне связи со свойствами движущейся материи. Пространство было абсолютно и существовало независимо от материального мира, наподобие некоего вместилища. Время тоже было абсолютно и существовало независимо как от пространства, так и от материи. В специальной же теории относительности обособленные понятия пространства и времени объединились в целостный «пространственно-временной континуум». Теперь у объекта, разогнавшегося до скорости близкой к скорости света, линейные размеры укорачивались, масса возрастала, а внутреннее время жизни, соответственно, увеличивалось.

В общей теории относительности пространственно-временные свойства мира, в конечном итоге, определялись гравитационным полем. Ибо именно благодаря влиянию тел с огромными массами происходит искривление путей движения световых лучей.

Сам Эйнштейн суть теории относительности выразил так: «Рань­ше полагали, что если бы из Вселенной исчезла вся материя, то пространство и время сохранились бы, теория относительности утверждает, что вместе с материей исчезли бы пространство и время». При этом четырехмерное пространство-время, в котором отсутствуют силы тяготения, подчиняется соотношениям неэвк­лидовой геометрии.

Таким образом, теория относительности показала неразрыв­ную связь между пространством и временем (она выражена в еди­ном понятии пространственно-временного интервала), а также между материальным движением, с одной стороны, и его пространственно-временными формами существования — с другой. Определение пространственно-временных свойств в зависимости от особенностей материального движения («замедление» време­ни, «искривление» пространства) выявило ограниченность пред­ставлений классической физики об «абсолютном» пространстве и времени, неправомерность их обособления от движущейся мате­рии.

В 1924 г. было сделано еще одно крупное научное открытие. Французский физик Луи де Бройль высказал гипотезу о том, что частице материи присуще и свойства волны (непрерывность), и дискретность (квантовость). Тогда, отмечал автор гипотезы, становилась понятной теория Бора. Вскоре, уже в 1925—1930 гг. эта гипотеза была подтверждена экспериментально в работах Шредингера, Гейзенберга, Борна и других физиков. Это означало пре­вращение гипотезы де Бройля в фундаментальную физическую теорию — квантовую механику. Таким образом, был открыт важ­нейший закон природы, согласно которому все материальные мик­рообъекты обладают как корпускулярными, так и волновыми свой­ствами (явление корпускулярно-волнового дуализма).

Немецкий физик В. Гейзенберг сформулировал соотношение неопределенностей (1927). Этот принцип устанавливает невозможность — вследствие противоречивой, корпускулярно-волновой природы микрообъек­тов — одновременно точного определения их координаты и им­пульса (количества движения). Стало быть, согласно принципу неопределённости, невозможно точно предвидеть будущее. Принцип неопределенности стал одним из фундаментальных принципов квантовой механики.

Все вышеназванные научные открытия кардинально измени­ли представление о мире и его законах, показали ограниченность классической механики. Последняя не исчезла, но обрела четкую сферу применения своих принципов — для харак­теристики медленных движений и больших масс объектов мира.

Так, отчетливо обнаружилась зависимость научного знания от применяемых субъектом средств и методов познания. Иными словами, граница, разделяющая субъект и объект познания, в какой-то степени размылась.

В классическом естествознании XVII – XIX веков познающий субъект был полностью устранен из научной картины мира. Действительность изображалась как бы «сама по себе», независимо от того, кому и каким образом она раскрылась. По одну сторону существовал «объективный мир» – мир объектов познания, по другую сторону – «субъективный мир» – мир субъекта познания, включавший в себя и техническую аппаратуру, и накопленные знания, и методы исследования. Такая форма познания считалась «узаконенной» ещё со времён Р. Декарта. Именно Р. Декарт в своих философских размышлениях выделяет в мире наличие двух субстанций: мыслящей и протяженной. Причём согласно его воззрениям протяженное не мыслит, а мыслящее не имеет протяжения. Поэтому исследование вещей в пространстве не должно затрагивать сознания, а значит, и познающего субъекта. Но в XX веке развитие науки разрушило эту форму познания. Теперь субъект с помощью приборов, проникая в «микромир», оказывал очень сильное воздействие на изучаемые явления. И, конечно, картина процесса полностью менялась. С точки зрения исследователя познавать теперь означало не «наблюдать со стороны», а активно вмешиваться. И чем более точными требовались результаты, тем более энергичным оказывалось это вмешательство.

В неклассическом естествознании описанию подлежит не то, что существовало бы вне познающего субъекта, а то, что получается в результате взаимодействия субъекта с тем, что он познает.

Можно заметить, что присутствие субъекта познания (наблюдателя) имеется и в теории относительности.

Кроме этого, развитие неклассического естествознания существенно изменило концепцию детерминизма. Детерминизм (determino – определяю) – это учение об определяемости всех происходящих в мире процессов. Законы, которые были сформулированы в классической механике, имели универсальный характер: они относились ко всем без исключения объектам. Предсказания, выведенные из такого закона, имели достоверный и однозначный характер. Случайность, в сущности, исключалась из природы и общества.

В естествознании XX века взгляд на природу случайности коренным образом изменился. В. Гейзенберг, сформулировавший принцип неопределённости, в сущности, заложил случайность в основу мироздания. Оказывается, достоверные и однозначные законы, которым подчиняются тела в «макромире», основываются на случайной природе явлений в «микромире».