Степан Карпенков
Концепции современного естествознания

Несмотря на заявленный экономический рост в нашей стране (в его вклад дает не только производимая доброкачественная продукция и собранный богатый урожай, но и производство алкогольных напитков, добыча и продажа природного сырья, продажа и потребление наркотиков и т. п.), многие беды будут снежным комом сваливаться на головы наших граждан до тех пор, пока не будет выстроена четкая государственная вертикаль: воспитание – образование – наука – технологии – деятельность человека. В процессе воспитания, которое начинается в самом раннем детстве и продолжается в школьном возрасте, формируются духовно-нравственные ценности – прочный незыблемый фундамент, на котором строятся и образование, и наука, и технологии, и любая другая созидательная деятельность человека. Без духовно-нравственного воспитания душа человека остается во власти пороков: властолюбия, наживы, тщеславия, зависти, гордыни и др. Если же эти и другие пороки овладевают человеком, пробившемся ко власти, то от его распоряжений, лишенных духовно-нравственных ориентиров, неизбежны печальные, драматические и даже катастрофические последствия не только для отдельных социальных групп людей, но и для целых городов, даже крупных, например, таких как Москва, где в результате хаотической, поспешной застройки ради наживы бывшего градоначальника и его окружения весь город застроен многоэтажными домами (без традиционных дворов, скверов и проездов) и небоскребами с астрономической стоимостью жилья, и, как следствие, движение городского транспорта парализовано многокилометровыми заторами, получившими популярное название «пробки», а проезды и проходы между домами настолько заставлены машинами, что нельзя ни проехать, ни пройти. Разве эта большая беда случилась бы, если бы человек ориентировался на совесть и не поддавался власти пороков и руководствовался практикой и наукой градостроения, а не стремлением властвовать и наживаться?

На духовно-нравственной почве хорошо прививается стройная система образования, нацеленная на изучение богатейшего опыта предыдущих поколений и на освоение ценнейших знаний о природе и человеке, на развитие в человеке творческих способностей и на умение решать простые и логически сложные повседневные задачи не ради славы, не ради наживы и обретения, как можно, больших материальных ценностей, а ради спасения жизни на нашей планете. В недрах налаженной, стройной системы образования пробиваются нежные ростки разных отраслей науки.

В цивилизованном развитии государства, общества и человека велика роль истинной науки: научный системный подход, основанный на выявлении причинно-следственной связи, позволяет принять правильные, логически обоснованные решения во всех сферах деятельности человека, и это особенно важно на всех уровнях управления, включая государственный. Часто же решения принимаются с учетом мнений приближенных ко двору псевдоученых, не имеющих никакого отношения к подлинной науке, в которой четко определен критерий истины.

«Наука есть ясное познание истины, просвещение разума, непорочное увеселение жизни, похвала юности, старости подпора, строительница градов, полков, крепость успеха в несчастии, в счастии – украшение, везде верный и безотлучный спутник», – так определил науку великий российский ученый-энциклопедист Михаил Васильевич Ломоносов (1711–1765), 300-летний юбилей которого отмечало в 2011 г. все прогрессивное человечество. Он сказал и своими научными трудами подтвердил, что может собственных Платонов и быстрых разумом Невтонов российская земля рождать. Это определение науки актуально и по сей день. Оно не подвластно времени, как и многие вечные мысли, пришедшие к нам из глубокой древности.

М.В. Ломоносов, первый российский ученый-естествоиспытатель, не только сделал множество открытий в разных областях науки и основал Московский университет, но и повернул лицом Россию к науке и образованию и тем самым продолжил благородное начинание Петра Первого. Петр Великий прорубал окно в Европу, чтобы через науку и образование просветить и укрепить Россию. Он знал истинную цену науке и образованию: по его инициативе были открыты Академия наук, многие учебные заведения, принята гражданская азбука. Его продуманные реформы государственного управления и многие другие преобразования направили крестьянскую Россию на цивилизованный путь развития, укрепляя тем самым Российскую империю.

Мог ли Петр Великий подумать о том, что его потомки в последние десятилетия откроют не только окно, а распахнут настежь широкие врата, но не для приглашения известных западных ученых в Россию, а, наоборот, для оттока лучших ученых и высококвалифицированных специалистов в поисках средств существования. Через эти широко распахнутые врата безвозвратно прокачивается на запад и в других направлениях нефть и природный газ, которые формировались в естественных условиях миллионы лет. При таких гигантских темпах их добычи и потребления они будут исчерпаны уже в ближайшие десятилетия, и об этом заявляют ученые и независимые эксперты разных стран. Вырученные финансовые средства тратятся прямо или косвенно на закупку зарубежных товаров сомнительного качества, которые залеживаются на прилавках; на устройство пышных праздников в Москве, на содержание огромной армии различных средств массовой информации, включая многоканальное телевидение (например, в одной ведущей телекомпании работает около 20 тыс. человек). Российское вездесущее телевидение вещает по разным каналам об одном и том же по несколько раз в день до и после полуночи о якобы выдающихся достижениях в нашей стране. Оно переполнено развлекательными шоу и низкопробными фильмами, в которых отторгаются и извращаются духовно-нравственные ценности, а показать и рассказать про то, в каком плачевном состоянии оказались многие промышленные предприятия, наука и образование, не хватает эфирного времени. Для освещения подобных проблем не хватает места для публикации в прикупленных центральных газетах. Кроме того, денег хватает и на строительство небоскребов в Москве, чтобы продать жилье подороже, и на строительство спортивных объектов почти в каждом дворе, хотя всем понятно, что спортом полезнее заниматься на открытом, свежем воздухе, а не в спортивных залах. А на развитие науки и образования, которое под разными видами и предлогами превратилось в платное, денег почти не остается.

Многие правители разных государств, вне зависимости от их политических устройств, понимали и понимают, что наука и образование – это два мощных локомотива, способные вывести любое государство на цивилизованный путь развития. Например, в середине прошлого столетия в нашей стране был взят курс на приоритетное развитие науки и образования. В послевоенные годы построен уникальный комплекс зданий МГУ на Воробьевых горах, открывались многие отраслевые институты, создавались научно-производственные комплексы, где результаты научных исследований составляли основу опытно-конструкторских разработок, на базе которых налаживалось промышленное производство той или иной продукции. Конечно, в организации науки, технологий и производства в то время были свои недостатки, но любое дело ценят по конечным результатам. А результаты всем известны: лучшие в мире самолеты и вертолеты, первый в мире искусственный спутник Земли, первый в мире космонавт Ю.А. Гагарин, приборы, превосходящие зарубежные аналоги, и многое другое, что вывело нашу страну на высочайший уровень развития техники и наукоемких технологий.

В последние годы приоритет отдается не науке и образованию, а сырьевой экономике, где действует простая формула: сырье – деньги – товар. В этой формуле преобладает товар зарубежного производства. Очевидно, что такая экономика выгодна для зарубежного, а не для отечественного производителя. Ее целесообразность и практическую значимость пытаются обосновать «экономисты» придворных университетов и многоликая, тщеславная камарилья. Хотя любой домохозяйке, которой была предсказана возможность управлять государством, понятна, что эта формула ведет к разбазариванию богатейших природных ресурсов, а не к развитию собственного производства. В отечественной экономике набрала силу и главенствует другая формула: ее условно и с иронией можно назвать так: деньги – воздух – деньги. И в такую воздушную экономику вовлечено множество финансовых игроков-бездельников. Обе названные формулы, принятые в нашем государстве на вооружение, не имеет прямого отношения к экономике как науке, направленной на созидательную производительную деятельность, на производство высококачественных товаров и на повышение производительности труда при бережном отношении к природным ресурсам и сохранении естественного состояния окружающей среды.

Если восстановить под началом государства научно обоснованную вертикаль: воспитание – образование – наука – технологии – деятельность человека, – то многие проблемы будут решаться сами собой. Воспитанные дети, не перегруженные в школе непонятными и бесполезными предметами, будут испытывать радость от познания природы и ее законов. Приходя домой, они будут радовать родителей своими знаниями. Закончив учебу в школе, они выберут не модные профессии, а те направления дальнейшей учебы или работы, где смогут принести больше пользы и себе, и обществу. Такие воспитанные дети будут любить своих родителей, учителей и преподавателей, и, непременно, будут любимы ими. К воспитателям, учителям, преподавателям и ученым вернутся прежние народная любовь и почтение. Все вузы будут готовить высококвалифицированные кадры для науки и производства. Оживет наука, и через новые технологии возродится производство высококачественной отечественной продукции. А это означает, что наше государство вступит на цивилизованный путь развития.

1.8. Естествознание и математика

Вряд ли вызывает сомнение правомерность утверждения: математика нужна всем вне зависимости от рода занятий и профессии. Однако для разных людей необходима и разная математика: для продавца, может быть, достаточно знания простейших арифметических операций, а для истинного естествоиспытателя нужны глубокие знания современной математики, поскольку только на их основе возможно открытие законов природы и познание ее гармоничного развития. Потребность изучения математики чаще всего обусловливается практической деятельностью и естественным стремлением человека познать окружающий мир. В то же время иногда к изучению математики влекут и субъективные побуждения. Об одном из них Сенека писал: «Александр, царь Македонский, принялся изучать геометрию, – несчастный! – только с тем, чтобы узнать, как мала земля, чью ничтожную часть он захватил. Несчастным я называю его потому, что он должен был понять ложность своего прозвища, ибо можно ли быть великим на ничтожном пространстве».

Возникает вопрос: может ли истинный естествоиспытатель обойтись без глубокого познания премудростей математики? Ответ несколько неожиданный: да, может. Однако к нему следует добавить: только в исключительном случае. И вот подтверждающий пример. Английский естествоиспытатель Ч. Дарвин, обобщая результаты собственных наблюдений и достижения современной ему биологии, определил основные факторы эволюции живого мира. Причем он сделал это, не опираясь на хорошо разработанный к тому времени математический аппарат, хотя и высоко ценил математику: «<…> в последние годы я глубоко сожалел, что не успел ознакомиться с математикой, по крайней мере настолько, чтобы понимать что-либо в ее великих руководящих началах; так, усвоившие их производят впечатление людей, обладающих одним органом чувств больше, чем простые смертные». Кто знает – может быть, математическое чувство позволило бы Дарвину внести еще больший вклад в познание гармонии природы!

Еще в древние времена математике придавалось большое значение. Девиз первой Академии – платоновской Академии – «He знающие математики сюда не входят» – свидетельствует о том, насколько высоко ценили математику на заре развития науки, хотя в те времена основным предметом изучения была философия. Академия Платона (428/427–348/347 до н. э.), одного из основоположников древнегреческой философии, – первая философская школа, имевшая, на первый взгляд, весьма косвенное отношение к математике.

Простейшие в современном понимании математические начала, включающие элементарный арифметический счет и простейшие геометрические измерения, служат отправной точкой естествознания. «Тот, кто хочет решить вопросы естественных наук без помощи математики, ставит неразрешимую задачу. Следует измерять то, что измеримо, и делать измеримым то, что таковым не является», – утверждал выдающийся итальянский физик и астроном, один из основоположников естествознания Г. Галилей (1564–1642). В своем произведении «Пробирных дел мастер» (1623) он аргументированно противопоставлял произвольные «философские» рассуждения единственно истинной натуральной философии, доступной лишь знающим математику: «Философия написана в величественной книге (я имею в виду Вселенную), которая постоянно открыта нашему взору, но понять ее может лишь тот, кто сначала научится постигать ее язык и толковать знаки, которыми она написана. Написана она на языке математики, и знаки ее – треугольники, круги и другие геометрические фигуры, без которых человек не смог бы понять в ней ни единого слова; без них он был бы обречен блуждать в потемках по лабиринту».

Каково же мнение по этому вопросу философов? Ограничимся лишь высказыванием выдающегося немецкого философа Иммануила Канта (1724–1804). Развивая философскую мысль Галилея в «Метафизических началах естествознания», он сказал: «В любом частном учении о природе можно найти науки в собственном смысле лишь столько, сколько имеется в ней математики… Чистая философия природы вообще, т. е. такая, которая исследует лишь то, что составляет понятие природы вообще, хотя и возможна без математики, но чистое учение о природе, касающееся определенных природных вещей (учение о телах и учение о душе), возможно лишь посредством математики; а так как во всяком учении о природе имеется науки в собственном смысле лишь столько, сколько имеется в ней априорного познания, то учение будет содержать науку в собственном смысле лишь в той мере, в какой может быть применена в ней математика».

Можно привести не один пример зарождения из математических идей наукоемких технологий и затем новых отраслей промышленности – прежде всего авиационной и космической, в развитие которых значительный вклад внесли наши соотечественники. Действительно, российские ученые Н.Е. Жуковский (1847–1921) и С.А. Чаплыгин (1869–1942) математически обосновали подъемную силу крыла самолета и создали основы аэродинамики, а выдающиеся конструкторы A.H. Tуполев (1888–1972), С.В. Ильюшин (1894–1977), А.С. Яковлев (1906–1989), Н.И. Камов (1902–1973), М.Л. Миль (1909–1970) и другие создали уникальную авиационную технику. Родоначальником современной космонавтики является российский ученый и изобретатель К.Э. Циолковский (1857–1935), впервые теоретически обосновавший возможность полета в космос и предложивший идею создания ракетно- космической техники, в том числе и математические расчеты скорости полета ракеты, что способствовало успешному развитию отечественной космонавтики под руководством выдающегося российского ученого и конструктора С.П. Королева (1906/07–1966) при активном участии академика Б.В. Раушенбаха (1915–2001), В.Ф. Уткина (1923– 2000) и др.

Без преувеличения можно утверждать, что благодаря математике естествознание становится современным. И в этом немалая заслуга наших соотечественников, выдающихся математиков A.H. Колмогорова (1903–1987), П.С. Александрова (1896–1982), И.Г. Петровского (1901– 1973), М.В. Келдыша (1911–1978), В.П. Маслова (р. 1930) и др. Их трудами определяется самый высокий в мире уровень развития математики, которая способствовала и способствует зарождению многих новых естественно-научных направлений, а затем и технических отраслей.

Основу естественно-научных теорий составляет математическое описание со стройной логической структурой. Рассмотрим характерный пример логического доказательства, позволяющего сделать правильный вывод, даже не обращаясь к эксперименту как к необходимому элементу естественно-научной истины. Доказательство касается того, что все тела падают с одинаковой скоростью. Оно изложено Галилеем в книге «Беседы и математические доказательства, касающиеся новых отраслей науки» (1638). Опровергая утверждение Аристотеля (что в то время было актом огромного мужества) о том, что более тяжелые тела падают с большей скоростью, чем легкие, Галилей приводит следующее рассуждение. Допустим, Аристотель прав, и более тяжелое тело падает быстрее. Скрепим два тела – легкое и тяжелое. Тяжелое тело, стремясь падать быстрей, будет ускорять легкое, а легкое, стремясь двигаться медленнее тяжелого, будет его тормозить. Поэтому скрепленное тело будет двигаться с промежуточной скоростью. Ho оно тяжелее, чем каждая из его частей, и должно двигаться не с промежуточной скоростью, а со скоростью большей, чем скорость более тяжелой его части. Возникло противоречие, значит, исходное предположение неверно.

Приведенный пример иллюстрирует, насколько сильна логика рассуждений, присущая, как правило, математическому доказательству. Однако это не означает, что следует ограничиваться только подобного рода доказательствами. Выдающийся английский физик, создатель классической электродинамики и один из основоположников статистической физики Дж. Максвелл (1831–1879) считал, что, «следуя (только) математическому методу, мы совершенно теряем из виду объясняемые явления и поэтому не можем прийти к более широкому представлению об их внутренней связи, хотя и можем предвидеть следствия из данных законов. С другой стороны, останавливаясь на физической гипотезе, мы уже смотрим на явление как бы через цветные очки и становимся склонными к той слепоте по отношению к фактам и поспешности в допущениях, которые способствуют односторонним объяснениям». При этом он подчеркивал важность физического образа того или иного явления: «Мы должны найти такой прием исследования, при котором мы могли бы сопровождать каждый свой шаг ясным физическим изображением явления, не связывая себя в то же время какой-нибудь определенной теорией, из которой заимствован этот образ <…> Для составления физических представлений следует освоиться с физическими аналогиями, под которыми я подразумеваю то частное сходство между законами в двух каких-нибудь областях явлений, благодаря которому одна область является иллюстрацией для другой».

Приведенные высказывания Дж. Максвелла убеждают: только при всестороннем глубоком изучении объектов и явлений возможно познание гармонии природы, породившей человеческий разум. Однако зададим, казалось бы, парадоксальный вопрос: существует ли гармония вне разума? Однозначный ответ на этот философский вопрос дал известный ученый А. Пуанкаре, профессионально владевший не только философией, но и математикой, и физикой, что придает его высказыванию особую ценность, тем более, что речь идет о таком неисчерпаемом предмете рассуждений, как гармония природы в математическом понимании.

Как бы ни относились рьяные материалисты к высказыванию авторитетного мыслителя Пункаре, вряд ли им удастся аргументированно опровергнуть его утверждение: «Ho та гармония, которую человеческий разум полагает открыть в природе, существует ли она вне человеческого разума? Без сомнения – нет; невозможна реальность, которая была бы полностью независима от ума, постигающего ее, видящего, чувствующего ее. Такой внешний мир, если бы даже он и существовал, никогда не был бы нам доступен. Ho то, что мы называем объективной реальностью, в конечном счете есть то, что общо нескольким мыслящим существам и могло бы быть общо всем. Этой общею стороной, как мы увидим, может быть только гармония, выражающаяся математическими законами. Следовательно, именно эта гармония и есть объективная реальность, единственная истина, которой мы можем достигнуть; а если я прибавлю, что универсальная гармония мира есть источник всякой красоты, то будет понятно, как мы должны ценить те медленные и тяжелые шаги вперед, которые мало-помалу открывают ее нам…

Нам скажут, что наука есть лишь классификация и что классификация не может быть верною, а только удобною. Ho это верно, что она удобна; верно, что она является такой не только для меня, но и для всех людей; верно, что это не может быть плодом случайности.

В итоге единственной объективной реальностью являются отношения вещей, отношения, из которых вытекает мировая гармония. Без сомнения, эти отношения, эта гармония не могли бы быть восприняты вне связи с умом, который их воспринимает или чувствует. Тем не менее они объективны, потому что общие и останутся общими для всех мыслящих существ».

К сожалению, эта простая истина многими до сих пор не усвоена.

Итак, существует ли гармония в природе как источник всякой красоты? Да, но не в наивно-материалистическом понимании. В современной философии красота рассматривается в качестве одного из фундаментальных критериев научности, отражающих предметную реальность науки – природу.