О соотношении детерминистического и вероятностного в живой и неживой природе

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ ГОСУДАРСТВЕННОЙ СЛУЖБЫ ПРИ ПРЕЗИДЕНТЕ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ СЕВЕРО-ЗАПАДНАЯ АКАДЕМИЯ ГОСУДАРСТВЕННОЙ СЛУЖБЫ Факультет «Государственное и Муниципальное Управление»

Заочное отделение Реферат По курсу «концепции современного естествознания»

Тема: «О соотношении детерминистического и вероятностного в живой и неживой природе»

Выполнил: студент курса Группа №

Проверил преподаватель: Тарасов Николай Алексеевич С-Пб 2004 г.

Содержание Введение

§ 1. Исторические сведения Глава 1. Концепция классического детерминизма

§ 1. Понятие термина «детерминизм» и истоки его возникновения

§ 2. Лапласовский детерминизм Глава 2. Детерминизм и квантовая механика

§ 1. Открытие планетарной модели атома

§ 2. Основание квантовой теории и закон излучения М. Планка

§ 3. Корпускулярно-волновой дуализм де Бройля

§ 4. Принцип дополнительности Н. Бора и утверждение вероятностной природы квантовой физики Глава 3. Детерминизм и концепция эволюции в биологии

§ 1. Клеточная теория

§ 2. Формирование и развитие генетики

§ 3. Мутационная теория и понятие случайности в органическом мире Глава 4. Понятие самоорганизации в живой и неживой природе

§ 1. Самоорганизация в химической каталитической системе

§ 2. Самоорганизация в живой природе Глава 5. Универсальные и статистические законы Вывод Список литературы

Введение

Уже несколько тысячелетий, с самого момента появления человека «разумного» и до наших дней, человечество стремится познать и объяснить тот мир, в котором оно существует, посредством простых и понятных истин, непреложных законов, опираясь на которые возможно создать стройную систему научных и культурных ценностей, построить мировоззрение, дающее каждому человеку подлинное знание. Известные нам исторические периоды, начиная с древнего мира и заканчивая современностью, каждый по-своему отражает эту способность людей к толкованию тех или иных законов природы и позволяет проследить за развитием знания о природе — естествознания. Одним из ключевых вопросов этой науки и станет тема данного реферата.

§ 1. Исторические сведения Естественные науки, в качестве основополагающих, первоначально занимались изучением простейших механизмов природы, как-то восход и заход солнца, отливы и приливы, рождение и смерть, движение и покой и т. п., но эти начальные сведения носили умозрительный характер и не ставили перед собой цель создания чёткой структуры знаний. Более основательная и упорядоченная ступень в развитии естествознания — это период Древней Греции и учения Аристотеля и Демокрита (сочинения по логике, составившие свод «Органон», сводный труд о началах бытия, называемый «Метафизика», Аристотеля и атомизм Демокрита, основанные на необходимости и предопределённости всего существующего на земле), на базе которых начал складываться один из основных принципов методологии этой науки — причинно — следственный или же детерминистский (от лат. determino — определяю). Древние философы путём логических умозаключений и диалектических споров пытались найти первопричину происходящих в мире явлений, но недостаток технических средств и необходимых знаний не давал возможности определить единственно верный порядок вещей, чем и вызывал постоянную смену научных представлений. Так и космология Аристотеля была опровергнута в конце XV века Николаем Коперником и именно с этого времени принято считать становление новой — механистической картины мира.

Механистическая картина мира в отличие от предшествовавшей естественно-научной, базировавшейся на принципах натурфилософии, главенствующую роль отвела науке физике, опиравшейся на 4 фундаментальных понятия: материю, движение, пространство и время. Понятие «материя есть философская категория для обозначения объективной реальности… движение рассматривается в самом общем виде как изменение состояния или другой физической системы, и для описания состояния вводятся… пространственно-временные координаты». * Раскрывая законы движения — механики, учёные, естественно, не могли не воспользоваться основным принципом научного познания — причинностью, что «в современном понимании означает связь между отдельными состояниями видов и форм материи в процессе её движения и развития. Возникновение любых объектов и систем, а также изменение их свойств во времени имеют свои основания в предшествующих состояниях материи, эти основания называются причинами, а вызываемые ими изменения — следствиями». * Опираясь на концепцию предопределённости явлений в природе и используя новый экспериментальный метод в естествознании, Галилей в это время открывает законы инерции и свободного падения тел, а Ньютон — законы всемирного тяготения и динамического движения (и не только), что вместе становится основой будущей классической механики, а многократное опытное подтверждение приведённых законов во многом определяет дальнейшее торжество механицизма в общей научной картине мира — на долгое время механистический детерминизм становится безусловной парадигмой, находя свой абсолют в учении П. С. Лапласа.

Но время не стоит на месте, и в к. XIX в. с появлением и развитием параллельных физике наук, таких как биология, генетика, квантовая механика (раздел механики, изучающий движение микрочастиц, обладающих двойственной — корпускулярно-волновой природой), стало понятно, что существующие механические законы уже не вполне удовлетворяют новым научным теориям. Выяснилось, что законы, описывающие объекты и явления макромира, задающие принцип их постепенного движения и развития, оказались не пригодными в условиях изучения мира микрочастиц, а также изучения систем со скоростью движения близкой к скорости света. Применяемый ранее принцип причинной обусловленности не давал точных объяснений таким явлениям, как процесс радиоактивного распада или появление детёныша-альбиноса у совершенно тёмных родителей. Становилось всё яснее, что детерминированные законы в ряде конкретных случаев носят неточный, вероятностный характер и не всё в мире подчинено условиям необходимости и обусловленности. Противоречие, которое в более ранние периоды не проявлялось столь громко в силу ограниченного потенциала знаний и технологий, в современную эпоху серьёзно заявило о себе, вылившись в появление теории вероятности и новой теории относительности, а само явление существования двух противоположных начал в природе — детерминистского и вероятностного — стало темой для многочисленных дискуссий в научной среде, а также для нашего дальнейшего рассмотрения.

Глава 1. Концепция классического детерминизма

§ 1. Понятие термина «детерминизм» и истоки его возникновения детерминизм эволюция атом генетика Перед изучением вопроса дадим краткое определение самого понятия:

ДЕТЕРМИНИЗМ (от лат. determino — определяю) — философское учение закономерной взаимосвязи и причинной обусловленности всех явлений; противостоит индетерминизму, отрицающему всеобщий характер причинности.*

Одним из первых родоначальников детерминизма можно считать Демокрита: «Ни одна вещь не возникает беспричинно, но всё возникает на каком-нибудь основании и в силу необходимости». ** Правда, определяя, что движение бытия во времени совершается по некоей необходимости или судьбе, он говорил, что сами эти понятия человеком непостижимы, а, следовательно, тождественны случайности (в натурфилософии главной целью был не столько поиск причины, сколько процесс наблюдения и размышления). Но сам принцип всеобщей взаимосвязи вещей и явлений закрепился в фундаменте естествознания и в дальнейшем получил большее развитие в период первой научной революции. Открытия, сделанные Исааком Ньютоном, и провозглашение механистической парадигмы охарактеризовали чёткое определение функции детерминизма: «Все механические процессы подчиняются принципу строгого или жёсткого детерминизма, суть которого состоит в признании возможности точного и однозначного определения состояния механической системы её предыдущим состоянием». *** Иными словами ничего случайного в мире нет — любое движение имеет своей причиной какую-то движущую силу, а сам процесс этого действия можно предопределить или же предсказать.

§ 2. Лапласовский детерминизм Наиболее яркое объяснение явлению причинности даётся французским учёным Пьером Симоном Лапласом (1749−1827): «Современные события имеют с событиями предшествующими связь, основанную на очевидном принципе, что никакой предмет не может начать быть без причины, которая его произвела… Воля, сколь угодно свободная, не может без определённого мотива породить действия, даже такие, которые считаются нейтральными… Мы должны рассматривать современное состояние Вселенной как результат её предшествующего состояния и причину последующего. Разум, который для какого-нибудь данного момента знал бы все силы, действующие в природе, и относительное расположение её составных частей, если бы он, кроме того, был достаточно обширен, чтобы подвергнуть эти данные анализу, обнял бы в единой формуле движения самых огромных тел во Вселенной и самого лёгкого атома; для него не было бы ничего неясного, и будущее, как и прошлое, было бы у него перед глазами… Кривая, описываемая молекулой воздуха или пара, управляется столь же строго и определённо, как планетные орбиты; между ними лишь та разница, что налагается нашим неведением». * Согласно такому принципу, вся жизнь уже заранее определена, а мир представляется огромной механической машиной, все последующие состояния которой следуют из её предшествующих. Ещё категоричней выглядит высказывание также французского учёного Жюль Анри Пуанкаре (1854−1912): «Наука детерминистична, она является таковой a priori (изначально)… она постулировала детерминизм с самого начала как необходимое условие своего существования… и каждая из её побед является победой детерминизма». * Столь строгие, казалось, было, определения чётко устанавливали прямую связь между причиной и следствием, но оговорка всё-таки существовала: следствие можно предположить, если известны все объективные его причины. А что сказать в том случае, если существует несколько взаимоисключающих друг друга причин, каждая из которых имеет своё более или менее определённое следствие?

Классический детерминизм прекрасно справлялся со своей функцией в условиях классической же механики, он легко решал вопросы, связанные с расчётом скорости и траектории движения, играл главную роль в процессах термодинамики и предсказывал солнечные затмения. Но наступил XX век, и наука шагнула далеко вперёд: в физике открываются новые теории — квантовая механика, теория относительности, ядерная физика, а главенство в управлении развития естествознания берёт в свои руки новый раздел науки биологии — генетика. И здесь оказывается, что законы канонической механики к столь сложным системам, как молекулы, волны, а, главное, ДНК, совершенно не применимы и требуют основательного пересмотра. Вот таким пересмотром мы сейчас и займёмся, предварительно разделив направление исследования на два течения: в области квантовой физики и химии — неживой природы, и на уровне генетической информации — живой природы.

Глава 2. Детерминизм и квантовая механика

§ 1. Открытие планетарной модели атома До конца XIX века классическая механика в учении о строении вещества опиралась на атомистическую теорию, созданную ещё в эпоху Аристотеля. Следующий век принёс открытие новых частиц, лежащих в основании материи — электронов, протонов и нейтронов, определяющих состав атома. В 1911 году английским учёным Э. Резерфордом была предложена планетарная модель атома, где вокруг ядра вращались электроны. Позже эта модель была усовершенствована датским физиком Нильсом Бором, который предположил, что при вращении по так называемым стационарным орбитам электроны не излучают постоянную энергию, а отдают или получают её в виде кванта, или порции энергии, только при переходе электрона с одной орбиты на другую.* Согласно же закону Рэлея — Джинса о равном распределении энергии по степеням свободы, по которому функционировала физика до к. XIX в., интенсивность излучения должна быть пропорциональна температуре и квадрату частоты излучения, т. е. любое тело должно испускать достаточно интенсивный видимый свет при любой температуре.** Налицо явное столкновение разных представлений о сущности энергии в природе. Для новой науки — квантовой физики — понятие постоянства энергии оказывается недействительным, а с возникновением явлений интерференции и дифракции волн (интерференция волн — явление, наблюдающееся при одновременном распространении в пространстве нескольких волн и состоящее в стационарном (или медленно изменяющемся) пространственном распределении амплитуды и фазы результирующей волны, дифракция (от лат. diffractus — разломанный) — огибание волнами различных препятствий***) появляется необходимость в новом подходе к изучению природы вещей.

§ 2. Основание квантовой теории и закон излучения М. Планка И 19 декабря 1900 года на заседании Берлинского физического общества немецким учёным Максом Планком (1858−1947) предлагается новая формула для распределения энергии в спектре электромагнитного излучения: Е = hv, где E — энергия, v — частота, а h — постоянная Планка. Итак, атомы вещества при излучении теряют энергию только определёнными порциями (квантами), пропорциональными частоте излучения; а коэффициент пропорциональности (постоянная Планка) является универсальной постоянной. Таким образом, было положено начало новой теории — квантовой, которая вразрез с классической механикой, изучала энергию не как постоянную, обусловленную величину, а как переменную, изменяющуюся скачкообразно. Для классического детерминизма такое положение вещей, естественно, представляется невозможным: прерывность и неопределённость излучения энергии ставит определение причинно-следственных связей в тяжёлые условия.

§ 3. Корпускулярно-волновой дуализм де Бройля, А развитие квантовой физики продолжилось с появлением научных трудов французского учёного Луи де Бройля (1875−1960) — основателя корпускулярно-волнового дуализма. Гипотеза де Бройля: «Каждой материальной частице независимо от её природы следует поставить в соответствие волну, длина которой обратно пропорциональна импульсу частицы: л=h/p, где h — постоянная Планка, p — импульс частицы, равный произведению массы на скорость». * Т. е. если ранее «в классической физике материя имела двойственную природу: дискретные материальные точки — «механическая материя» — и непрерывное, занимающее большие области в пространстве, не имеющее никаких черт дискретности электромагнитное поле, в том числе электромагнитные волны — «лучистая материя"**, то теперь основополагающая идея состоит в том, что все микрочастицы обладают двойственной корпускулярно-волновой природой, т. е. установлено, что не только фотоны, т. е. кванты света, но и материальные, вещественные частицы, такие, как электрон, протон, нейтрон и другие, обладают двойственными свойствами. В дальнейшем, это теоретическое утверждение получило экспериментальное подтверждение в работе американских учёных К. Дэвиссона и Л. Джермера, а также английского физика Дж. П. Томсона, независимо от них открывшего дифракцию электронов на монокристаллах и тем самым доказавшего принадлежность таким материальным телам, как металлы, не только корпускулярных свойств, но и волновых. Детерминизм, с его чётким определением независимых понятий вещества и поля, трещал по швам: частицы, обладающие одновременно двумя противоположными свойствами, в одних и тех же условиях могли вести себя совершенно не предсказуемо, проявляя в большей или меньшей степени какую-либо из своих сущностей.

§ 4. Принцип дополнительности Н. Бора и утверждение вероятностной природы квантовой физики — принципа неопределённости Такая непредсказуемость тоже нуждалась в объяснении, и оно предстало в лице датского физика Нильса Бора (1885−1962), положившего в основу квантовой теории принцип дополнительности, «согласно которому при экспериментальном исследовании микрообъекта могут быть получены точные данные либо о его энергиях и импульсах, либо о поведении в пространстве и времени. Эти две взаимоисключающие картины: энергетически-импульсная и пространственно-временная, получаемые при взаимодействии микрообъекта с соответствующими измерительными приборами, „дополняют“ друг друга». *

Следующим постулатом основателя Института теоретической физики в Копенгагене (Институт Нильса Бора), явилась вероятностная (так называемая копенгагенская) интерпретация квантовой теории, согласно которой мы не сможем точно предсказать поведение микрочастицы, какие бы совершенные средства наблюдения и измерения ни использовали. Понятие вероятности в квантовой механике наиболее полно объясняет ученик Н. Бора немецкий физик Вернер Гейзенберг (1901;1976), сформулировавший принцип неопределённости: «Невозможно с одинаковой точностью определить и положение, и импульс микрочастицы. Произведение их неточностей не должно превышать постоянную Планка». ** Иными словами, «если мы стремимся определить значение одной из сопряжённых величин в квантово-механическом описании, например, координаты x, то значение другой величины, а именно скорости или скорее импульса p=mv, нельзя определить с такой же точностью: чем точнее определяется одна из сопряжённых величин, тем менее точной оказывается другая величина. Это соотношение неточностей выражается следующей формулой: ДxДp=h, где x — обозначает координату, p — импульс, h — постоянную Планка, а Д — приращение величины». ** Из этого принципа следует, «что вполне возможно осуществить эксперимент, с помощью которого можно с большей точностью определить положение микрочастицы, но в таком случае её импульс будет определён неточно. Наоборот, если импульс будет определён с возможной степенью точности, тогда её положение станет известным недостаточно». ** Таким образом, квантовая теория, в отличие от классической, принимает вероятностный характер и не даёт нам точных и определённых предсказаний.

Глава 3. Детерминизм и концепция эволюции в биологии В предыдущей главе мы рассматривали законы механики и обнаружили несоответствие между понятием детерминизма — учения, основанного на условии взаимосвязанности и непрерывности развития вещей и явлений в природе — и принципом неопределённости, на котором стала базироваться современная наука в области изучения квантовых явлений. Исходя из опыта становления механистической картины мира, возможно предположить, что открытия, сделанные в ходе исследования взаимодействий неживых физических тел, будут отражены и в других отраслях естествознания, а именно в науке, формулирующей законы существования и развития всего живого на Земле — биологии.

В истории биологии очень большое место занимает описательный период: в отличие от физики и математики, построенных на законах логики и не зависящих от изменений в окружающих их среде, в биологии потребовалось чрезмерное количество времени для наблюдения, описания и классификации того огромного материала, который представлял собой мир живой природы.

§ 1. Клеточная теория Первые попытки систематизировать биологические знания были сделаны ещё в эпоху античности (Гиппократ, Аристотель, Теофраст, Гален) и применялись, главным образом, в медицине, были продолжены в эпоху Возрождения и получили сильное подспорье в лице провозглашённого в это время экспериментального метода. К 1735 году количество накопленного эмпирического материала стало достаточно велико, чтобы обусловить появление первой системы классификации растений, предложенной шведским естествоиспытателем Карлом Линнеем (1707−1778), и классификации животных, предложенной французским учёным Жоржем Бюффоном (1707−1788), который, ко всему прочему, первым разделил природу на живую — состоящую из «органических молекул», которые извечно и неуничтожаемо существуют повсюду, где есть жизнь"* - и неживую — состоящую из неорганических молекул. Правда, объяснить природу различий между первыми и вторыми в то время представлялось невероятно — не доставало технических средств, а эксперименты не давали нужных результатов. Выход нашёлся с появлением клеточной теории, основанной немецким биологом Т. Шванном и развиваемой далее такими учёными, как Маттиас Шлейден (1804−1881) и Эрнст Геккель (1834−1919), который также выдвинул гипотезу о том, что протоплазма клетки обладает определённой

§ 2. Формирование и развитие генетики Кстати, говоря о генетике ((от греч. genesis — происхождение) наука о законах наследственности и изменчивости организмов и методах управления ими)*, следует отметить, что основные положения этой науки были заложены ещё в середине XIX века австрийским естествоиспытателем Грегором Менделем (1822−84), открывшим закономерности распределения в потомстве наследственных факторов, названных позднее генами; сами закономерности (закон единообразия гибридов первого поколения; закон расщепления гибридов второго поколения; закон независимого комбинирования признаков*) получили название законов Менделя и были достоверно доказаны уже в XX веке американским учёным Т. Х. Морганом (1866−1945) и его учениками, обосновавшими хромосомную теорию наследственности (1910;е гг.). В основе хромосом были выделены те самые гены, которые отвечают за формирование какого-либо элементарного признака у особей. Исследования, проведённые в середине XX века учёными Д. Уотсоном и Ф. Криком, показали, что состав генов определяется дезоксирибонуклеиновыми кислотами (ДНК) — высокополимерными природными соединениями, и белками гистонами. ДНК — носитель генетической информации, ее отдельные участки соответствуют определенным генам. Молекула ДНК состоит из 2 полинуклеотидных цепей, закрученных одна вокруг другой в спираль. Цепи построены из большого числа мономеров 4 типов — нуклеотидов, специфичность которых определяется одним из 4 азотистых оснований (аденин, гуанин, цитозин, тимин). Сочетания трех рядом стоящих нуклеотидов в цепи ДНК (триплеты, или кодоны) составляют генетический код. Нарушения последовательности нуклеотидов в цепи ДНК приводят к наследственным изменениям в организме — мутациям. ДНК точно воспроизводится при делении клеток, что обеспечивает в ряду поколений клеток и организмов передачу наследственных признаков и специфических форм обмена веществ.* Рассматривая процесс передачи наследственных признаков путём размножения, надо уточнить, что каждая половая клетка в своём хромосомном наборе имеет хромосомы двух типов: материнскую и отцовскую, каждая из которых, в свою очередь, обладает двойственным генетическим кодом: ген может принимать различные формы — аллели (от греч. allelon — друг друга, взаимно)) определяющие варианты развития одного и того же признака; в зависимости от этой формы: доминантной (преобладающей) или рецессивной (отступающей) — можно судить о вероятности проявления того или иного признака у живого организма. Результат: законы Менделя, хоть и открытые за 100 лет до обоснования хромосомной теории, оказались верны и стали универсальными в биологии.

§ 3. Мутационная теория и понятие случайности в органическом мире, Но при анализе вопроса о хромосомах, был затронут интересный момент о строгой последовательности нуклеотидов в цепи ДНК. Любое отклонение от существующего порядка связи элементов в спирали влечёт за собой изменение и самого кода, а вслед за этим и появление нового вида. Такое отклонение в гене называется мутацией (от лат. mutatio — изменение, перемена) — возникающее естественно или вызываемое искусственно изменение наследственных свойств организма, а теория, изучающую природу этих явлений, носит название мутационной: она была впервые обоснована независимо друг от друга двумя учёными: С. И. Коржинским (1899г.) и Х. де Фризом (1901;1903гг.), а экспериментальное подтверждение получила в 1927 году, когда американским генетиком Г. М. Меллером была доказана возможность возникновения искусственных мутаций под действием рентгеновских лучей. Мутационная теория приобрела большое значение при объяснении вопросов изменчивости и наследственности, которые давно уже исследовались в биологии и решались на основании дарвинизма — теории эволюции (исторического развития) органического мира Земли, основанной на воззрениях Ч. Дарвина и постулирующей, что движущими силами эволюции являются наследственная изменчивость и естественный отбор. Новое же учение решающим фактором эволюции представляло резкие, внезапные мутации, сразу ведущие к возникновению новых видов, естественному отбору здесь отводилась подсобная роль. Согласно классическим, детерминированным законам теории Дарвина только естественный или искусственный отбор регулирует наследственную изменчивость, нет ничего случайного в появлении новых признаков — они происходят в силу необходимых обстоятельств и причин. Но случайные мутации иногда тоже оказываются полезными изменениями в генотипе, помогают лучше приспосабливаться в окружающей среде и побеждать в ходе борьбы за существование; «повторяясь и закрепляясь в потомстве, такие изменения становятся всё более целесообразными и поэтому необходимыми для существования организма или вида. Напротив, с изменением условий внешней среды, ранее приобретённые изменения и свойства утрачивают свою необходимость и становятся сначала случайными, а потом и вовсе исчезают… То, что целесообразно в одних условиях, оказывается нецелесообразным и даже вредным в других. Поэтому целесообразность всегда имеет относительный характер». * Иначе говоря, появление новых приспобленческих признаков у живых организмов, действительно, связано с явлением мутаций — окружающая природа может вызвать совершенно непредсказуемые факторы, воздействующие на молекулярном уровне на уже устоявшиеся виды, но дальнейшая судьба модифицированных генов, хотя и будет предопределена классическими законами генетики, но окажется зависимой от всё того же известного нам понятия естественный отбор. Таким образом, вероятность и закономерность в теории эволюции объединяются под одним крылом, определяя основы современной теории эволюции: «Важнейшим из процессов эволюции является мутационный процесс, который исходит из признания того неоспоримого факта, что основную массу эволюционного материала составляют различные формы мутаций, т. е. изменений наследственных свойств организмов, возникающих естественным путём или вызванных искусственными средствами». *

Глава 4. Понятие самоорганизации в живой и неживой природе В предыдущих главах мы рассмотрели наглядные примеры того, как привычная для нас картина мира, с её упорядоченным и целенаправленным движением развития, на уровне даже самых элементарных процессов и явлений представляется случайной и непредсказуемой. Такое положение дел, конечно, не могло остаться необъяснимым. И на смену классическому детерминизму пришло новое учение — о самоорганизации в живой и неживой природе.

Раньше, в период господства законов классической механики, научные гипотезы имели, как правило, «идеалистическую» окраску: исследования проводились в условиях, изолированных от воздействия окружающей среды, а результаты опытов описывали природу изучаемых объектов в их идеальной, «чистой» форме. Но в настоящей жизни «чистых», детерминированных условий не бывает, слишком уж много существует факторов, влияющих на прохождение того или иного процесса и обуславливающих лишь вероятность его дальнейшего развития. Мы уже столкнулись с таким явлением в изучении вопроса эволюции в природе, но наиболее показательно оно проявило себя в науке химии.

§ 1. Самоорганизация в химической каталитической системе После открытия в 1869 году Д. И. Менделеевым Периодической системы химических элементов, химия вышла из стадии эмпирического накопления материала и перешла на этап теоретической науки. Познав суть структуры любого вещества (атомная теория), учёные могли теперь заниматься вопросами более сложных систем — молекул, и тут выяснилось, что поведение таковых соединений не является постоянным и определяется не только свойствами их составляющих — атомов, но и характером их взаимодействия и между собой (см. Гл.2) и с внешними условиями. На протекание химических реакций оказывают влияние такие условия, как температура, давление, а также наличие специальных элементов — катализаторов — веществ, ускоряющих ход химических реакций (в соединениях, в которых ослабленные связи между компонентами). В ходе таких химических воздействий происходит разрушение прежней структуры вещества — молекулы, но не происходит распад её, а вместо этого возникает новое соединение с новыми специфическими свойствами (и, возможно, более усовершенствованное). Такое явление в химической эволюции и получило название самоорганизации.

§ 2. Самоорганизация в живой природе Обосновавшись в химической науке, понятие самоорганизации перенеслось и в другие области естествознания. В биологии, имеющей множество живых простых и сложных систем (от клетки до биоценоза), также усматривается наличие взаимодействия системы с окружающей средой — средой обитания, наличие бесконечных случайных и закономерных факторов, и даже наличие ферментов — биологических катализаторов. В результате этого взаимодействия происходит обмен веществом, энергией и информацией, что в итоге приводит к возникновению новых структур. При этом изменение системы первоначально происходит на микроуровне — атомном, молекулярном или генном, и это изменение носит случайный характер, поскольку предопределить его развитие в общей совокупности всех происходящих явлений не представляется возможным, да и вариантов для этих изменений, как мы уже ранее рассмотрели, может быть несколько. Но зато, когда система претерпит изменение на макроуровне и появится новый порядок, уже можно будет говорить о детерминированном поведении новой структуры. «Таким образом, динамику развития системы или её эволюцию вообще следует рассматривать как единство двух взаимно дополняющих сторон единого процесса развития, а именно случайности и необходимости… а самоорганизацию можно представить как источник эволюции, так как она служит началом процесса возникновения качественно новых и более сложных структур в развитии системы». *

Глава 5. Универсальные и статистические законы Мы изучили вопрос о соотношении вероятностного и взаимообусловленного, мы привели теорию о самоорганизации, но, доказав равноправие одного и противоположного начала, мы тем самым доказали, что универсальность законов классического естествознания в современной науке подвергается сомнению и уже более не имеет характер абсолютной истины. «…квантовая механика показала, что существование неопределенности коренится в самом фундаменте материи — в мире ее мельчайших частиц, поведение которых можно предсказать лишь с той или иной степенью вероятности». * Мутационная теория в органической природе тоже не предлагает конкретных результатов. Теория самоорганизации даёт представление о характере происходящих процессов, но не может вывести правил, по которым они будут развиваться. Так если нельзя полностью положиться на детерминированные законы классического естествознания, то на каком основании возможно проводить исследование? Ответ находится, как ни странно, в математике.

Изначально, с самого возникновения естествознания, человек накапливал информацию о наблюдаемых им явлениях и вещах, систематизировал её и представлял в виде каких-то общих законов. А если у этих явлений и вещей есть не одна, а несколько сущностей, и нет единого принципа, по которому можно было бы их систематизировать, но существует определённая повторяемость того или иного признака и она математически вычисляется? — такое явление уже имело место в классической механике и оно нашло своё выражение в теории вероятности, в которой «вероятность события определялась как отношение числа случаев, благоприятствующих появлению события, к общему числу всех возможных случаев». * На языке математики это выглядит так: P (A)=m/n, где P (A) — вероятность, m — число появлений интересующего события, а n — число всех наблюдений. Естественно, что, вероятность события будет тем точнее вычислена, чем больше будет сделано наблюдений.

Численное значение вероятности называют относительной частотой появления события: чем регулярней будет повторяться событие, тем более устойчивой относительной частотой оно будет обладать, тем вероятнее обнаружить его в заданных условиях.

Определение частоты при длительных наблюдениях — это основная задача статистики — отрасли знаний, в которой излагаются общие вопросы сбора, измерения и анализа массовых количественных данных.* Науки, берущие за свою основу именно такой метод исследования, называются статистическими (квантовая статистика, демографическая, экономическая и др.), законы, приводимые ими, так же.

Статистические законы не новы — они уже имели место в период классической механики, но не были признаны в качестве действительных, поскольку носили вероятностный, случайный характер, а главенствующую роль на этом этапе играли детерминированные законы, для которых статистические имели значение лишь вспомогательного средства. Но с развитием квантовой теории всё изменяется, и утверждения, сделанные под воздействием случайных факторов, оказываются такими же равноправными, как и выведенные в условиях установленной целесообразности.

Именно статистические законы в наше время оказываются наиболее приемлемыми, поскольку с эволюцией человечества, развитием человеческого разума и увеличением его потребностей — т. е. максимальным усложнением структуры человечества как системы — увеличивается и число случайных факторов, влияющих на его развитие. И социальные, общественные науки, в большинстве своём, опираются именно на такие обобщённые данные.

Вывод Мы рассмотрели вопрос о существовании в естествознании двух различных подходов к изучению природных явлений: закономерного, построенного на принципе целесообразности и необходимости всех событий в мире, и вероятностного, постигающего суть случайных явлений. С одной стороны, эти определения изначально противопоставляются друг другу, поскольку представляют два полярных понятия — необходимость и случайность, но в «то же время между ними существуют и глубокая общность, и единство, заключающиеся в том, что все они отображают определенные регулярности в природе и обществе… необходимость возникает как результат взаимодействия многих случайностей, о чем свидетельствуют статистические законы. В свою очередь случайности выступают в форме проявления и дополнения необходимости, поскольку универсальные или строго детерминистские законы в чистом виде не существуют. При их установлении мы отвлекаемся от некоторых второстепенных факторов, которые рассматриваются при этом как случайные, ибо не оказывают существенного влияния на ход процессов.

Таким образом, в современной концепции детерминизма органически сочетаются необходимость и случайность. Поэтому мир и события в нем не оказываются ни фаталистически предопределенными, ни чисто случайными, ничем не обусловленными. Признание самостоятельности статистических, или вероятностных, законов, отображающих существование случайных событий в мире, дополняет прежнюю картину строго детерминистского мира. В результате этого в новой картине мира необходимость и случайность выступают как взаимосвязанные и дополняющие друг друга его аспекты". *

1. Рузавин Г. И. «Концепции современного естествознания». Москва, «Культура и спорт», Юнити 1997 г.

2. Карпенков С. Х. «Концепции современного естествознания». Москва, «Культура и спорт». 1997 г.

3. А. И. Иоффе «Физика» (статья из БСЭ)

4. www.km.ru — Энциклопедия Кирилла и Мефодия