Единство естественных наук

Для естествознания начала нашего столетия характерно наличие тенденций интегрирования различных наук. Причем весьма важным аспектом единства естествознания является вопрос о моно- или полифундаментальности естествознания.

Естествознание включает в себя множество самых различных дисциплин, изучающих качественно разные области: физику, химию, биологию, геологию и т. д.

Обладают ли все эти науки (или некоторые из них) равным статусом фундаментальности (т. е. полифундаментальностью) или только какая-то одна из них лежит в фундаменте всех других (монофундаментальность)?

Под фундаментальной наукой понимается дисциплина, не выводящая свои основные законы (и понятия) из какой-то другой науки, а обосновывающая их только ссылкой на свой опыт. Реально на статус фундаментальных наук в истории естествознания претендовали три дисциплины — физика, химия, биология.

Создание квантовой механики радикально изменило ситуацию. Открытие новых физических законов, управляющих движением электронов, позволило именно с точки зрения физики понять и объяснить химические свойства атомов.

Специфические закономерности химии (закон Менделеева, теория строения атомов и молекул и др.) были не только не отброшены, а наоборот, подняты на новую ступень, так как был раскрыт внутренний механизм этих закономерностей.

Однако следует подчеркнуть, что в данном случае не имеется в виду утрата химией своей важности, самостоятельности, значения (все это остается при ней), а лишь то обстоятельство, что ее основные понятия и законы получили физическое объяснение.

С биологией дело обстоит сегодня несколько иначе. Проблема отношения физики и биологии пока еще не имеет строгого естественно-научного решения, хотя и в этом отношении получены новые фундаментальные результаты в работах И. Р. Пригожина, М. Эйгена и др.

В отношениях физики и биологии могут быть две альтернативы:

1. Для объяснения основных особенностей жизни (биологических объектов) достаточно известных законов физики и химии.
2. В явлениях жизни мы встретимся с новыми физикохимическими свойствами, с которыми пока в неживой природе не встречались.

Если для объяснения основных явлений жизни окажется достаточно известных законов физики и химии, значит, эти явления подвергнутся отрицанию как именно специфические, жизненные явления.

Это будет означать лишь раскрытие тех условий, при которых действие обычных законов физики и химии ведет к появлению нового качества жизни, т. е. научное объяснение этого нового качества.

Какая же из указанных альтернатив предпочтительней? В настоящее время нет единой точки зрения на этот вопрос. Тем не менее по мере развития физики и биологии наблюдаются определенные тенденции в оценке складывающейся ситуации.

Например, позиция видных биофизиков Л. А. Блюменфельда и М. В. Волькенштейна выражалась в 1974 г. следующим образом: “Для полного описания и понимания строения и функционирования всех существующих биологических систем в принципе вполне достаточно известных нам основных законов физики”.

С тех пор получил значительное развитие ряд разделов физики применительно к биологическим системам. В частности, физическое объяснение получили процессы деления живой клетки.

В качестве примера необходимо указать работы Г. Хакена по синергетике.

Синергетика — это область научных исследований, целью которых является выявление общих закономерностей в процессах образования, устойчивости и разрушения упорядоченных временных и пространственных структур в сложных неравновесных системах различной природы (физических, химических, биологических, экологических и др.).

Организованное поведение систем может обусловливаться внешними воздействиями (вынужденная организация) или являться результатом развития собственной внутренней неустойчивости в системе (самоорганизация).

Основой синергетики служит единство явлений, моделей и методов, с которыми приходится сталкиваться при исследовании процессов “возникновения порядка из беспорядка”. Например, в космологии — образование спиральных галактик; в экологии — организация и устойчивость сообществ. Модели синергетики — это упоминавшиеся уже модели неравновесных систем.

При анализе сложных систем, например, в биологии или экологии, синергетика исследует модели, позволяющие понять и выделить наиболее существенные механизмы “организации порядка”.

Понятия и образы синергетики связаны в первую очередь с оценкой упорядоченности поведения, и следовательно, с таким понятием, как энтропия системы. Для многих задач синергетики построение теории сводится к созданию и анализу вероятностей статистической модели.

Таким образом, идеитермодинамикинеравновесныхпроцессов позволили пролить свет на ряд фундаментальных особенностей жизненных процессов, происходящих в термодинамических открытых системах, находящихся далеко от состояния равновесия.

В связи с исключительной важностью таких направлений исследований в ноябре 1995 г. при Московском государственном университете им. М. В. Ломоносова был открыт новый институт — НИИ сложных математических систем имени И. Р. Пригожина.

Можно отметить своеобразную цикличность в развитии физики. Вначале (в античный донаучный период) физика понималась как учение о природе вообще. В XVI–XVIII вв. формируется научная физика (прежде всего механика) как частная, специальная дисциплина, наряду с которой складываются другие частные дисциплины: химия, геология, биология и т. д. В XX столетии снова восстанавливается всеобщий (в рамках естествознания) статус физики.

Она становится той дисциплиной, на основе фундаментальных законов которой должны найти (и все в большей степени находят) конкретное научное объяснение все другие явления природы.

Причем это не только не наносит ущерба всем другим естественным наукам, их престижу, самостоятельности, значению, а наоборот, поднимает их с уровня во многом описательных дисциплин на действительно высокий теоретический уровень. Физика не поглощает, не ассимилирует другие науки, а образует их объяснительный базис.