Современная научная картина мира

  Современная научная картина мира

Каменистые тропы науки - это горы литературы, уступы книг, которые надо прочесть, усвоить. Но книги - это путеводитель, по которому можно ориентироваться на дорогах науки.
А.Я. Яншин, академик

Н.В. Клягин



СОВРЕМЕННАЯ НАУЧНАЯ КАРТИНА МИРА

Учебное пособие для студентов высших учебных заведений по курсу «Концепция современного естествознания»











Москва • Логос • 2020

   ББК 22.632 К47



Рецензенты
доктор философских наук Ю.В. Олейников доктор исторических наук Э.В. Сайко













           Клягин Н.В.
   К47 Современная научная картина мира: учеб. пособие / Н.В. Клягин. -М.: Логос, 2020. - 264 с.
           ISBN 978-5-98704-553-4
             Рассматривается современная научная картина мира, охватывается широчайший спектр данных космогонии, биогенеза, антропогенеза, социогенеза и др. Эти данные настолько разнородны, что подпадают под общий знаменатель только на уровне универсального причинно-следственного закона. Для понимания его происхождения необходимо объяснить, как возникли законы сохранения и неубывания энтропии. Чтобы протянуть нить причинности от физического и астрономического мира к человеческому обществу, нужно осмыслить пути и результаты биоэволюции. Все это дает нам возможность понять, где находится центр Вселенной, как и почему возникли и угасли динозавры, отчего человек единственный на планете обладает наукой и искусством.
             Для студентов высших учебных заведений, изучающих курс «Концепция современного естествознания». Может использоваться аспирантами при подготовке к экзамену по кандидатскому минимуму в области истории и философии науки.
ББК 22.632


  ISBN 978-5-98704-553-4                                  © Клягин Н.В., 2020
© Логос, 2020

                ОГЛАВЛЕНИЕ





Введение...............................................7

Глава 1. Вселенная....................................11
   1.1. Микромир......................................12
   1.2. Макромир......................................20
   1.3. Сингулярность.................................32
   1.4. Энтропия......................................33
   1.5. Закон сохранения..............................34
   1.6. Причинно-следственный закон...................35
   1.7. Мироздание за пределами Вселенной.............37
   1.8. Симметрия.....................................42

Глава 2. Земная жизнь..................................47
   2.1. Биогенез......................................47
   2.2. Геология......................................50
   2.3. Эволюция......................................54
      Археозой (4,55—2,5 млрд лет назад)..............54
      Протерозой (2,5—0,544 млрд лет назад) ..........55
      Палеозой (544—251 млн лет назад)................57
      Мезозой (251—65 млн лет назад)..................63
      Кайнозой (65—0 млн лет назад)...................73
   2.4. Гоминизация...................................81
      Неотения и акселерация..........................89
      Демография......................................93
      Красота ....................................... 99

Глава 3. Человек......................................103
   3.1. Материальная культура.........................103
      Технология......................................103
      Социальность....................................112
   3.2. Духовная культура.............................114
      Интеллект.......................................115
      Религия.........................................122
      Нравственность..................................129
      Искусство ..................................... 135
   3.3. Цивилизация...................................139

Заключение............................................149

Приложение 1. Палеолитическое искусство...............161
Приложение 2. Статистика сюжетов палеолитического искусства ........................................ 192
Приложение 3. Местонахождения мобильного искусства нижнего и среднего палеолита (стиль 0) ............196
Приложение 4. Местонахождения франко-кантабрийского наскального искусства..............................200
Приложение 5. Хронология кайнозойских оледенений .....212
Приложение 6. Классические археологические культуры палеолита..........................................216
Приложение 7. Расчетная убыль постоянной Хаббла к окраинам Вселенной...............................219

Библиография..........................................222

введение






   Людям свойственно делить окружающий мир на явления, данные в ощущениях, и сущности вещей, постигаемые мысленно. Например, всем знакомы простодушные воробьи, изящные трясогузки и мудрые вороны, но никто и никогда не видел «птицу вообще», хотя суждения об этом есть в любом пособии по зоологии. Конкретные явления воплощают как типичные, так и неповторимые особенности объектов, и двух абсолютно одинаковых явлений мы не найдем. Сущности вещей, напротив, выражают постоянно встречающиеся черты явлений определенного класса и дают нам общее представление о нем, в силу чего мы знаем, что такое «человек вообще», «планета вообще», «дождь вообще» и т. д. Может быть, сущности явлений — это просто слова, обозначающие сходные объекты? Да, это так. Сущности — это понятия, фиксируемые словами. Однако их анализ с точки зрения количественной теории информации К.Э. Шеннона показывает, что реальное положение дел куда сложнее (см. разд. 3.2).
   Вопрос о природе сущностей захватил воображение уже первых древнегреческих философов. Они решали проблему чрезвычайно смело. Для них было мало понять, что такое, например, «камень вообще» — они пытались разгадать, что такое бытие, материальный мир вообще, и какими общими принципами он управляется. Собственно, благодаря такой интеллектуальной дерзости эти мыслители и сохранились в памяти многих поколений.
   Деталей творческой лаборатории первых философов мы, к сожалению, не знаем, но догадываемся, что, ориентируясь на доисторические верования о водной колыбели бытия, возможно, дошедшие до них, Фалес Милетский (ок. 625 — ок. 547 до н. э.) усмотрел первооснову всех вещей в водной стихии [104, с. 100—115]. Первый классический философ полагал, что, испаряясь, вода способна порождать воздух, а сгущаясь, — земную твердь, что не лишено оснований, особенно если принять во внимание

Современная научная картина мира

скудость научных знаний. Его ученик Анаксимандр (610— ок. 540 до н. э.) возвысился до воззрений на природное первоначало как на некий апей-рон, «бесконечное» [104, с. 116—129]. Выражаясь языком нашего времени, мы допускаем, что древний философ приблизился к понятию материи как философской категории для обозначения объективной реальности, данной человеку в ощущениях [64, с. 131]. Подобное определение материи беспроигрышно, поскольку под него подходит любой материальный объект. По той же причине оно неконкретно и дает нам мало знаний о первооснове бытия. Что же оно означает вообще?
   На этот вопрос, похоже, отвечает современная физика — точнее, так называемая физическая Теория Всего Сущего (ТВС). За первоэлемент физического мира она принимает суперструны — складки мировой поверхности, непрерывно перемещающиеся и колеблющиеся с релятивистскими скоростями, т. е. со стремительностью, близкой к скорости света (см. разд. I.1). Этот заманчивый подход заведомо рискован. Он правомерен применительно к положению дел в нашей Вселенной. Однако мы не вправе исключать, что за ее пределами существуют иные миры (см. разд. 1.7), в которых материя организована иными способами, нежели в форме суперструн.
   У суперструн есть своя философская биография. В известном смысле подобный первоэлемент материального бытия интуитивно был предвосхищен Гераклитом Эфесским (ок. 520 — ок. 460 до н. э.) в образе стихии неугомонного огня [104, с. 176—257]. Действительно, мировая поверхность, вспыхивающая гребешками суперструн, больше всего напоминает пожар на нефтепромысле. Иносказательный философ двинулся еще дальше. Он полагал, что космос периодически разгорается и угасает. Подобный образ мироздания типологически напоминает космологическую модель пульсирующей Вселенной, которая то рождается в Большом Взрыве и бурно расширяется, то схлопывается в Большом Коллапсе (по-английски говорят в «Большом Схрусте», Big Crunch) [724]. Разумеется, чересчур модернизировать античные взгляды не следует. Однако вряд ли можно отрицать, что многие коцептуальные образы современной науки родились не сегодня. Так, Левкипп и его ученик Демокрит (ок. 460 — ок. 360 до н. э.) создали учение об атомах, усвоенное с надлежащими уточнениями современной физикой.
   Венцом гераклитовской мысли стал логос — своего рода универсальный закон взаимопревращения всех вещей, послуживший основой философского учения о диалектике. Подметив, что в больших масштабах отрезок окружности представляется прямой линией (подобно тому, как обозримая сферическая земная поверхность выглядит плоской), Гераклит справедливо заключил, что противоположные состояния объектов не аб

Введение

9

солютны, а представляют собой крайние пункты в цепочке своих переходных состояний. В рамках этой философской традиции Г. В. Ф. Гегель (1770—1831) создал грандиозную картину развертывания некой абсолютной идеи, порождающей все наблюдаемые и мыслимые вещи сообразно законам диалектики [26]. Можно ли полагать, что «общая теория всего на свете» [63, с. 269] состоялась? По-видимому, это было бы преждевременно, а существо затруднения состоит в следующем.
   Известные нам законы природы, в том числе законы диалектики, поддерживают устойчиво повторяющиеся связи явлений и их сущностей, что обеспечивает стройность, упорядоченность и целостность нашей Вселенной. Для всех этих законов характерна повторяемость, которая, в свою очередь, обусловлена причинно-следственным законом. Последний означает, что в сопоставимых условиях из одинаковых причин вытекают сходные следствия. Почему так происходит, науке не известно. Тем не менее ясно, что без причинно-следственного закона не смог бы действовать ни один закон природы или общества, а мироустройство распалось бы, чего, однако, не наблюдается. Таким образом, открывается неожиданное обстоятельство, что глубже всех мыслимых законов любой степени фундаментальности всегда лежит закон причинности (каузальности).
   Таким образом, для понимания природы вещей нашего мира требуется объяснить происхождение закона каузальности. Для его функционирования необходимо совместное действие двух факторов. Во-первых, закон причинности нуждается в том, чтобы что-то вообще происходило и менялось, а во-вторых, причинно-следственный закон не обойдется без того, чтобы при этом что-то сохранялось неизменным. Следовательно, нам придется объяснить, почему во Вселенной наблюдается течение событий и при этом действуют законы сохранения (энергии и пр., о чем подробнее см. разд. 1.4—1.6).
   Решение этих непростых задач потребует анализа проявлений каузальности в основных сферах реальности, что даст нам современную научную картину мира в наиболее существенных ее чертах. Мы предполагаем проследить действие закона причинности в наиболее важных областях и феноменах действительности. Во-первых, возникновение Вселенной (см. гл. 1). Во-вторых, зарождение и развитие жизни (см. гл. 2). В-третьих, становление человека, появление материальной и духовной культуры, а также происхождение цивилизации (см. гл. 3). Нашей задачей будет показать, что перечисленные события шли закономерно под влиянием причинности.
   Действие закона каузальности способно объяснить поступательность в развитии нашего мира. В самом деле, Вселенная зреет, стареет и не проявляет тенденций к омоложению. В развитии земной жизни господствует

Современная научная картина мира

закон Долло о необратимости эволюции, поэтому на смену примитивным формам жизни приходят более сложные организмы, в результате чего биологическая эволюция протекает прогрессивно. В социальной жизни мы тоже наблюдаем общий поступательный прогресс — отдельные случаи социального регресса лишь подтверждают правило. Иными словами, из причин вытекают следствия, но не наоборот, хотя следствия могут влиять на причины, меняя условия их действия. Например, если холодильник станет производить холод без остановки, то в конце концов замерзнет сам и перестанет производить холод. Это явление называется в кибернетике принципом обратной связи. Однако оно не отменяет закона причинности, а всего лишь искажает его проявления за счет нарушения условий выполнения каузального закона, что подразумевается его определением (он осуществляется без искажений лишь в сходных условиях).
   Казалось бы, общеизвестно, что немногое на свете протекает беспричинно. Однако с философской точки зрения ситуация представляется куда более сложной. В самом деле, если причинность распространена тотально и способствует повторяемости событий, то во Вселенной повторяющегося, однотипного должно быть так много, что мир выглядел бы однообразно. Наш опыт свидетельствует о противном. Очень многое в природе и обществе представляется оригинальным и неповторимым. В принципе, это обстоятельство противоречит убеждению в глубокой фундаментальности причинно-следственного закона. Именно поэтому он никогда не привлекал специального внимания мыслителей. Отсюда наша задача состоит в том, чтобы продемонстрировать, что в природе и обществе гораздо больше типологически подобных явлений и сущностей, чем кажется на первый взгляд.

                ГАЛВА 1





                ВСЕЁЕННЛЯ







   В данной главе мы предполагаем рассмотреть:
   1)    новейшие сведения об устройстве микромира, составляющие основу так называемой Теории Всего Сущего, опирающейся на физические теории суперструн, суперсимметрии и супергравитации;
   2)    новые факты и гипотезы относительно строения Вселенной, которая в свете ряда недавних парадоксальных открытий астрофизики представляется анизотропной, неоднородной, имеющей центр и периферию;
   3)    акаузальную («беспричинную») природу загадочной сингулярности, положившей начало нашей Вселенной и обладавшей необычными свойствами;
   4)    происхождение Второго начала термодинамики, или закона неубывания энтропии, которое в свете современных представлений поддается объяснению;
   5)    происхождение фундаментальных законов сохранения (энергии, массы, квантовых чисел), которое также поддается естественнонаучному объяснению;
   6)    происхождение причинно-следственного закона, основополагающего для всех прочих законов природы, также поддающегося естественнонаучному объяснению;
   7)    современные гипотезы происхождения нашей сингулярности и природы мироздания, окружающего нашу Вселенную, анизотропная природа которой предполагает некое внешнее бытие;
   8)    общие черты в организации законов природы на разных уровнях и в различных сферах бытия — черты, поддающиеся не метафизическому, а естественнонаучному истолкованию, хотя и ведущемуся в духе философского обобщения.

Современная научная картина мира



            1.1. Микромир


   Современная физическая картина микромира строится на основе теорий суперсимметрии [5; 21, с. 9—113; 24; 27; 101, с. 17—56; 304], супергравитации [21, с. 121—170; 101, с. 57—68] и суперструн [32; 33; 9; 48; 101, с. 277—304; 351; 369; 370; 551; 791]. Приставка «супер» означает, что при очень высоких энергиях ранней Вселенной существующие ныне первичные элементарные частицы имели так называемых суперпартнеров, отличающихся квантовым числом (свойством), спином, или собственным угловым моментом количества движения, выраженным в постоянной Планка (в кванте действия - = h/(2n) = 6,6260688(37) х 10⁻³⁴ Js/(2n) [618], или h = h/(2n) = 6,6260755(40) х 10⁻³⁴ Js/2n [650]).
   Современная наблюдаемая Вселенная сложена всего из двенадцати кирпичиков вещества — элементарных частиц со спином 1/2, называемых фермионами. В их число входят шесть относительно массивных кварков (с массой до 178,0 ± 4,3 ГэВ (гигаэлектронвольт) у истинного кварка [125, с. 638]) и 6 относительно легких лептонов, состоящих из тройки электроноподобных частиц (электрон, мюон и тау-частица) и тройки нейтрино (электронное, мюонное и тау-нейтрино с массами от 0,07—11 эВ (электронвольт) у электронного нейтрино (рис. 1) [597; 158; 276; 528; 530; 606; 740]).
   В первые мгновения после Большого Взрыва, породившего наш мир, когда Вселенная была неимоверно горячей (10³³К), элементарные частицы двигались настолько энергично, что сближались друг с другом на минимальные дистанции. От расстояний взаимодействия зависят массы участвующих в нем частиц: чем короче дистанции, тем предельные массы взаимодействующих частиц больше. Поэтому в те времена наши обычные фермионы имели массивных двойников-суперпартнеров со спином 0, т. е. бозонов (см. ниже). Нынешним кваркам отвечали суперкварки, или скварки; нынешним электронам, мюонам и тау-частицам соответствовали сэлектроны, смюоны и стау-частицы, а теперешним нейтрино — три сней-трино. Когда Вселенная расширилась достаточно, чтобы заметно остыть, характерные дистанции взаимодействий между частицами возросли, а массивные суперчастицы перестали проявляться и в известном смысле вымерли. В принципе их можно получить на сверхмощных ускорителях (суперколлайдерах), однако необходимые для этого энергии пока недостижимы.
   Физические взаимодействия между фермионами осуществляются бозонами — частицами с целочисленными спинами (0, 1, 2). Массу покоя от частицы к частице передают бозоны Хиггса (спин 0, масса 96—117 ГэВ, или ок. 115 ГэВ [125, с. 639; 640]). Четыре основные силы природы — сильное