Концепции современного естествознания
Спираль
На надгробии Якоба Бернулли, одного из представителей известной швейцарской семьи математиков, высечено изображение спирали с надписью: Eadem mutata resurgo (Вновь возрождаюсь - изменяясь). Задача о непрерывном образовании спиральных циклов при развитии Природы связана с поиском оптимальных "жизненных маршрутов". Спираль - одна из наиболее распространенных фрактальных форм во Вселенной, взаимодействия звездных систем и существования жизни. 
Чувство значимости спирали в жизни человека, по-видимому, издавна понимали люди. Они изображали ее в своих украшениях, орнаментах. Явно неравнодушными к спирали были древние греки, включавшие ее в капители ионических колонн. Библейская Вавилонская башня строилась на основе пространственной спирали (ее проекция на плоскость представляла собой спираль), посредством ее люди намеревались добраться до Бога на небесах.
В практике традиционной архитектуры спираль возникает не часто, но оставляет значительный след или фиксирует определенные этапы развития архитектуры. Известны, например, спиралевидная мечеть в Самаре (Ирак, IX в.). В конце XIX в. английский градостроитель Теодор Фрич спроектировал город, развивающийся по спирали. По идее Фрича, спираль дает возможность свободно развиваться городу, одновременно сохраняя компактность и торможение темпов удаления периферии от центра города, что имело большое значение в условиях быстрого развития индустриальных городов. Аналогичный проект города Ауервилль был реализован в 70-е г.г. XX в. в Индии. Ясное выражение принцип спирали нашел в работе художника конструктивиста В. Е. Татлина - модели памятника III Интернационала, выполненного в 1919-1920 гг., а также в вариантах более поздних лет. Прежде всего, спиральная башня поражает динамизмом своего наклона, в котором заложена определенная идея - ось башни параллельна земной оси. Ее высота 400 метров - это 1 / 100000 земного меридиана. Таким образом, с самого начала она была задумана как часть "архитектуры" Земли. В этом ее большой жизненный смысл - она символизирует общность людей всей Земли.
Но спираль - творение не только рук человека, намного чаще она встречается в живой природе. Наиболее представительно спиральные (винтовые) формы проявляются у цветков растений, раковин моллюсков. Волосы у многих людей завиваются в виде спирали.
Спиральные формы также широко представлены и в неживой природе. Береговой контур, а также орографическая схема Антарктиды ясно указывает на существование двух спиралевидных ветвей, продолжением одной из которых является Южная и Северная Америки и, по-видимому, Африка и Европа. Продолжение другой составляют Австралия, Индия, Азия.
Аналогичное явление усматривается на Марсе, где четко видна спиралевидная структура полярной шапки льдов. Величайшие из всех спиралевидных проявлений в природе - спиралевидные галактики, диаметры которых измеряются тысячами световых лет, а самое маленькое, но столь же важное проявление спирали - молекула ДНК.
Декарт (1596-1650) был первым, кто исследовал свойства им же открытой в 1638 г. логарифмической спирали (полярное уравнение спирали на плоскости). Независимо от него Торичелли (1608-1647) нашел методы вычисления ее площади. Торичелли называл эту спираль "геометрической спиралью". В конце XVII в. многие свойства "изумительной спирали" были открыты Бернулли. Свойство инвариантности произвело на ученого столь сильное впечатление, что в завещании он распорядился высечь на своем надгробии графическое изображение спирали и слова: "Измененная, я воскресаю той же". Название "логарифмическая спираль" (угол между полярными радиусами пропорционален логарифму их отношений) дано Вариньоном в 1704 году. Логарифмическая спираль была предметом многочисленных исследований, которые продолжаются и в наше время.
Адекватное отображение процессов развития дает сходящаяся спираль с переменным шагом, построенная в трехмерном пространстве энтропии, в координатах информации и с введением параметров времени и прогресса.
Сходящаяся спираль отображает:
·сокращение временного интервала между скачками вследствие интенсификации информационных процессов;
·возрастание уровня организации (негэнтропии) развивающейся системы от витка к витку;
·зависимость (изменение) характера скачков от уровня организации системы;
·нелинейность реальных процессов и ограниченность числа витков;
·единство цикличности и поступательности в процессах развития.
В целом сходящаяся спираль отображает целенаправленность процессов развития, конкретизируя их как движение к негэнтропийной устойчивости, к определенной детерминации. В этом плане сходящаяся спираль хорошо интерпретируется как переходный процесс самоорганизации объекта, т. е. как процесс перехода этого объекта от энтропии (от низших уровней организации, неопределенности, разрозненных предпосылок) к стадии реальной высокоорганизованной структуры.
В отличие от известного, весьма неопределенного метафорического образа сходящаяся спираль развития получает множество физических и философских интерпретаций. Сходящаяся спираль является ярким примером диалектического отрицания. Она синтезирует в себе положительные стороны двух противоположных концепций: известной расширяющейся спирали с бесконечной чередой скачков (тезис) и идеи об экспоненциальном характере развития (антитезис). (Абдеев Р. Ф."Философия информационной цивилизации.")
Спираль познания.
По Демокриту крупные атомы движутся быстрее мелких, наталкиваются на них и порождают боковые движения - вихри, с помощью которых атомы объединяются в тела. Вихри лежат в основе образования объектов Вселенной и процессов возникновения элементарных частиц, т. е. самоорганизации. Демокрит утверждал, что "... вихреобразное вращение есть причина происхождения вещей".
Наука наших дней подтверждает древнюю философскую идею о единстве микро- и макромира, в которой, как в фокусе, отражаются фундаментальные проблемы (части и целого, конечного и бесконечного), имеющие важнейшее мировоззренческое значение.
В настоящее время, особенно после работ Вайнберга, Тирринга и др. по векторным полям, в физике еще более укрепилось мнение, что теория элементарных частиц является частью единой полевой теории материи, что космология, микрофизика и теория тяготения - это звенья единой системы.
Новое научное воззрение на природу, представление ее как совокупности взаимотождественных микрочастиц (фридмонов), каждая из которых могла бы иметь внутреннюю макроструктуру типа метагалактик, еще не получило строгого теоретического воплощения, но в законченном виде оно представляло бы, по словам академика М. А. Маркова, в высшей степени монистическую концепцию всего сущего.
Периодический закон утвердился в химии (1869-1900 гг.). В этот период он носил химический характер: охватывал явления взаимодействия атомов, образования молекул и превращения одних молекул в другие. На первом витке практически еще не стоял вопрос о том, чтобы связывать Периодический закон с процессами, совершающимися внутри атома. Сама наука, как пишет Б. М. Кедров, в это время еще только стояла на пороге микромира и не имела ни сил, ни средств, чтобы перешагнуть эти границы. Поэтому и сфера действия закона ограничивалась в области химии, хотя он охватывал собой не только химические, но и физические свойства элементов (атомный вес и т. д.).
Вторая полоса - переход от химии к физике (1895-1913 гг.). Он связан с революцией в физике, вызванной прорывом в микромир: открытие рентгеновских лучей, радиоактивности и электрона. Эти открытия поначалу привели было к отрицанию Периодического закона. Он переживал кризис, ибо главному устою закона - неделимому атому - был нанесен сокрушительный удар.
Однако это было лишь отрицание ограниченного понимания закона, переходный этап от триумфа закона в химии к новой, еще более блистательной его победе в физике.
Третья полоса (начиная с 1913 г. - по настоящее время) - когда закон как бы возродился вновь, подтвердив, что он распространяется на несравненно более широкую область явлений природы, в том числе на физику микромира. Этот качественный скачек явил собой высший синтез разобщенных до тех пор двух линий развития учения о веществе: химической, связанной с Периодическим законом, и новой, физической, рожденной открытиями в физике. Атомы стали рассматриваться как сложные структуры, состоящие из ядра и электронов.
Процесс познания природы физического вакуума.
Интересно проследить развитие представлений о физическом вакууме. В трудах древних эллинов Анаксимандра, Демокрита и их последователей было изложено первое атомистическое представление о веществе и дано описание вакуума (апейрона, амера) как строительного материала для атомов и среды, заполняющей собой мировое пространство 1 .
Однако их представление о том, что атом любого вещества есть неделимый сгусток вакуума, в последующем, в так называемый классический период развития науки, было отвергнуто. Раскрытие волновой природы света потребовало ввести в науку гипотезу о мировом эфире - носителе электромагнитных колебаний. Волны света распространяются в эфире - субстанции, равномерно заполняющей весь мир, проникающей через все материальные объекты, но обладающей свойствами твердого тела. В то же время ни классическая физика, ни новая теория гравитации (Эйнштейн, 1916) не смогли построить адекватную модель вакуума. Структура вакуума как физического искривленного пространства-времени, способного содержать в себе или переносить энергию, была разработана, но она не могла объяснить динамические свойства вакуума как переносчика полей. С начала 30-х гг. нашего века с развитием квантовой теории возникли представления о квантовой структуре вакуума, в котором (в этом "море Дирака") имеются квантовые флуктуации полей, то есть виртуально рождаются и аннигилируют частицы. Эксперименты показали, что вакуум влияет на структуру электронных орбит в атомах, на закономерности взаимодействия элементарных частиц. Более того, сами частицы оказались как бы построенными из элементов вакуума. Произошел возврат к первичным представлениям эллинов, но на более высоком уровне знаний.
С возникновением (начало 60-х гг. XX в.) нелинейной квантовой теории подтвердилось, что вакуум является фундаментальным объектом микромира, как квантовое поле в наинизшем энергетическом состоянии, а элементарные частицы - просто вторичные возбужденные состояния вакуума. В присутствии сильных внешних полей возникает неустойчивость вакуума - виртуальные частицы будут превращаться в реальные до тех пор, пока накапливающиеся частицы не создадут дополнительное поле, которое сделает дальнейшее рождение частиц энергетически не выгодным. Появилась возможность моделировать все свойства элементарных частиц одновременно, а не порознь, как это было раньше. Экспериментально доказана реальность вакуума как физической субстанции, возможно со многими энергетическими уровнями. Все это означает еще один шаг вперед к построению единой теории материи.
1
Проблемы первоматерии обсуждались задолго до древнегреческой науки в Восточной философии. Возьмем, к примеру, древнекитайского философа Лао Цзы (VI в. до н. э.), высказавшего с необычайной простотой ряд глубочайших философических и мировоззренческих проблем. В учении о "дао" он описывает его свойства:
- дао рождает вещи и вскармливает их;
- дао пусто, но действуя, оно кажется неисчерпаемым. Оно кажется праотцом всех вещей, лежит в основе мира;
- дао не имеет вида, не издает звуков, не обладает формой, смотришь на него, но не видишь, слушаешь его, но не слышишь, ловишь его, но не можешь поймать;
- дао - это "пустота"; оно постоянно пребывает в недеянии, но нет ничего, чего бы оно не делало; поэтому бытие и небытие постоянно порождают друг друга;
- мудрец познает мир, не выходя со двора. Не выглядывая из окна, он видит естественное дао. Чем дальше он идет, тем меньше познает. Поэтому мудрый человек не ходит, но познает. Не видя вещей, он называет их. Он, не действуя, творит.
Лао Цзы одним из первых в истории философии высказал гениальную догадку о связи дао с пространственно-временными отношениями. Судя по описанию, которое последует дальше, дао более всего символически похоже на бесконечную точку, которая бесформенна и неподвижна и, не меняясь, достигает всего без вреда для себя. Великое дао все пронизывает, оно может быть одновременно и справа, и слева. Дао есть великий квадрат без углов, великий звук, который не может быть слышен, великий образ, не имеющий формы. И самое главное: дао произвел единство; единство произвело двойственность; двойственность произвела тройственность; тройственность произвела все существующие объекты. Исходя из последнего тезиса Лао Цзы, можем себе позволить утверждать: раз дао символически более всего похож на бесконечно малую и в то же время бесконечно большую точку, то когда он выходит из себя (переходя из своего небытия в бытие, т. е. за пределы своего прежнего существования), то порождает линию, т. е. одномерный мир. Когда дао выходит за пределы бытия одномерности, то порождает плоскость (т. е. двухмерный мир). А выйдя за пределы существования плоскости (т. е. начав двигаться по направлению, в ней не заключенному, и создавая таким образом время как особую единицу бытия) - порождает мир трехмерного измерения (т. е. физический мир). Когда же дао в своем движении выходит за рамки трехмерности, то порождает иные, более многомерные пространства (познание которых возможно только через интуицию и развитие в познающем объекте особых состояний сознания).
Чувство значимости спирали в жизни человека, по-видимому, издавна понимали люди. Они изображали ее в своих украшениях, орнаментах. Явно неравнодушными к спирали были древние греки, включавшие ее в капители ионических колонн. Библейская Вавилонская башня строилась на основе пространственной спирали (ее проекция на плоскость представляла собой спираль), посредством ее люди намеревались добраться до Бога на небесах.
В практике традиционной архитектуры спираль возникает не часто, но оставляет значительный след или фиксирует определенные этапы развития архитектуры. Известны, например, спиралевидная мечеть в Самаре (Ирак, IX в.). В конце XIX в. английский градостроитель Теодор Фрич спроектировал город, развивающийся по спирали. По идее Фрича, спираль дает возможность свободно развиваться городу, одновременно сохраняя компактность и торможение темпов удаления периферии от центра города, что имело большое значение в условиях быстрого развития индустриальных городов. Аналогичный проект города Ауервилль был реализован в 70-е г.г. XX в. в Индии. Ясное выражение принцип спирали нашел в работе художника конструктивиста В. Е. Татлина - модели памятника III Интернационала, выполненного в 1919-1920 гг., а также в вариантах более поздних лет. Прежде всего, спиральная башня поражает динамизмом своего наклона, в котором заложена определенная идея - ось башни параллельна земной оси. Ее высота 400 метров - это 1 / 100000 земного меридиана. Таким образом, с самого начала она была задумана как часть "архитектуры" Земли. В этом ее большой жизненный смысл - она символизирует общность людей всей Земли.
Но спираль - творение не только рук человека, намного чаще она встречается в живой природе. Наиболее представительно спиральные (винтовые) формы проявляются у цветков растений, раковин моллюсков. Волосы у многих людей завиваются в виде спирали.
Спиральные формы также широко представлены и в неживой природе. Береговой контур, а также орографическая схема Антарктиды ясно указывает на существование двух спиралевидных ветвей, продолжением одной из которых является Южная и Северная Америки и, по-видимому, Африка и Европа. Продолжение другой составляют Австралия, Индия, Азия.
Аналогичное явление усматривается на Марсе, где четко видна спиралевидная структура полярной шапки льдов. Величайшие из всех спиралевидных проявлений в природе - спиралевидные галактики, диаметры которых измеряются тысячами световых лет, а самое маленькое, но столь же важное проявление спирали - молекула ДНК.
Декарт (1596-1650) был первым, кто исследовал свойства им же открытой в 1638 г. логарифмической спирали (полярное уравнение спирали на плоскости). Независимо от него Торичелли (1608-1647) нашел методы вычисления ее площади. Торичелли называл эту спираль "геометрической спиралью". В конце XVII в. многие свойства "изумительной спирали" были открыты Бернулли. Свойство инвариантности произвело на ученого столь сильное впечатление, что в завещании он распорядился высечь на своем надгробии графическое изображение спирали и слова: "Измененная, я воскресаю той же". Название "логарифмическая спираль" (угол между полярными радиусами пропорционален логарифму их отношений) дано Вариньоном в 1704 году. Логарифмическая спираль была предметом многочисленных исследований, которые продолжаются и в наше время.
Адекватное отображение процессов развития дает сходящаяся спираль с переменным шагом, построенная в трехмерном пространстве энтропии, в координатах информации и с введением параметров времени и прогресса.
Сходящаяся спираль отображает:
·сокращение временного интервала между скачками вследствие интенсификации информационных процессов;
·возрастание уровня организации (негэнтропии) развивающейся системы от витка к витку;
·зависимость (изменение) характера скачков от уровня организации системы;
·нелинейность реальных процессов и ограниченность числа витков;
·единство цикличности и поступательности в процессах развития.
В целом сходящаяся спираль отображает целенаправленность процессов развития, конкретизируя их как движение к негэнтропийной устойчивости, к определенной детерминации. В этом плане сходящаяся спираль хорошо интерпретируется как переходный процесс самоорганизации объекта, т. е. как процесс перехода этого объекта от энтропии (от низших уровней организации, неопределенности, разрозненных предпосылок) к стадии реальной высокоорганизованной структуры.
В отличие от известного, весьма неопределенного метафорического образа сходящаяся спираль развития получает множество физических и философских интерпретаций. Сходящаяся спираль является ярким примером диалектического отрицания. Она синтезирует в себе положительные стороны двух противоположных концепций: известной расширяющейся спирали с бесконечной чередой скачков (тезис) и идеи об экспоненциальном характере развития (антитезис). (Абдеев Р. Ф."Философия информационной цивилизации.")
Спираль познания.
По Демокриту крупные атомы движутся быстрее мелких, наталкиваются на них и порождают боковые движения - вихри, с помощью которых атомы объединяются в тела. Вихри лежат в основе образования объектов Вселенной и процессов возникновения элементарных частиц, т. е. самоорганизации. Демокрит утверждал, что "... вихреобразное вращение есть причина происхождения вещей".
Наука наших дней подтверждает древнюю философскую идею о единстве микро- и макромира, в которой, как в фокусе, отражаются фундаментальные проблемы (части и целого, конечного и бесконечного), имеющие важнейшее мировоззренческое значение.
В настоящее время, особенно после работ Вайнберга, Тирринга и др. по векторным полям, в физике еще более укрепилось мнение, что теория элементарных частиц является частью единой полевой теории материи, что космология, микрофизика и теория тяготения - это звенья единой системы.
Новое научное воззрение на природу, представление ее как совокупности взаимотождественных микрочастиц (фридмонов), каждая из которых могла бы иметь внутреннюю макроструктуру типа метагалактик, еще не получило строгого теоретического воплощения, но в законченном виде оно представляло бы, по словам академика М. А. Маркова, в высшей степени монистическую концепцию всего сущего.
Периодический закон утвердился в химии (1869-1900 гг.). В этот период он носил химический характер: охватывал явления взаимодействия атомов, образования молекул и превращения одних молекул в другие. На первом витке практически еще не стоял вопрос о том, чтобы связывать Периодический закон с процессами, совершающимися внутри атома. Сама наука, как пишет Б. М. Кедров, в это время еще только стояла на пороге микромира и не имела ни сил, ни средств, чтобы перешагнуть эти границы. Поэтому и сфера действия закона ограничивалась в области химии, хотя он охватывал собой не только химические, но и физические свойства элементов (атомный вес и т. д.).
Вторая полоса - переход от химии к физике (1895-1913 гг.). Он связан с революцией в физике, вызванной прорывом в микромир: открытие рентгеновских лучей, радиоактивности и электрона. Эти открытия поначалу привели было к отрицанию Периодического закона. Он переживал кризис, ибо главному устою закона - неделимому атому - был нанесен сокрушительный удар.
Однако это было лишь отрицание ограниченного понимания закона, переходный этап от триумфа закона в химии к новой, еще более блистательной его победе в физике.
Третья полоса (начиная с 1913 г. - по настоящее время) - когда закон как бы возродился вновь, подтвердив, что он распространяется на несравненно более широкую область явлений природы, в том числе на физику микромира. Этот качественный скачек явил собой высший синтез разобщенных до тех пор двух линий развития учения о веществе: химической, связанной с Периодическим законом, и новой, физической, рожденной открытиями в физике. Атомы стали рассматриваться как сложные структуры, состоящие из ядра и электронов.
Процесс познания природы физического вакуума.
Интересно проследить развитие представлений о физическом вакууме. В трудах древних эллинов Анаксимандра, Демокрита и их последователей было изложено первое атомистическое представление о веществе и дано описание вакуума (апейрона, амера) как строительного материала для атомов и среды, заполняющей собой мировое пространство 1 .
Однако их представление о том, что атом любого вещества есть неделимый сгусток вакуума, в последующем, в так называемый классический период развития науки, было отвергнуто. Раскрытие волновой природы света потребовало ввести в науку гипотезу о мировом эфире - носителе электромагнитных колебаний. Волны света распространяются в эфире - субстанции, равномерно заполняющей весь мир, проникающей через все материальные объекты, но обладающей свойствами твердого тела. В то же время ни классическая физика, ни новая теория гравитации (Эйнштейн, 1916) не смогли построить адекватную модель вакуума. Структура вакуума как физического искривленного пространства-времени, способного содержать в себе или переносить энергию, была разработана, но она не могла объяснить динамические свойства вакуума как переносчика полей. С начала 30-х гг. нашего века с развитием квантовой теории возникли представления о квантовой структуре вакуума, в котором (в этом "море Дирака") имеются квантовые флуктуации полей, то есть виртуально рождаются и аннигилируют частицы. Эксперименты показали, что вакуум влияет на структуру электронных орбит в атомах, на закономерности взаимодействия элементарных частиц. Более того, сами частицы оказались как бы построенными из элементов вакуума. Произошел возврат к первичным представлениям эллинов, но на более высоком уровне знаний.
С возникновением (начало 60-х гг. XX в.) нелинейной квантовой теории подтвердилось, что вакуум является фундаментальным объектом микромира, как квантовое поле в наинизшем энергетическом состоянии, а элементарные частицы - просто вторичные возбужденные состояния вакуума. В присутствии сильных внешних полей возникает неустойчивость вакуума - виртуальные частицы будут превращаться в реальные до тех пор, пока накапливающиеся частицы не создадут дополнительное поле, которое сделает дальнейшее рождение частиц энергетически не выгодным. Появилась возможность моделировать все свойства элементарных частиц одновременно, а не порознь, как это было раньше. Экспериментально доказана реальность вакуума как физической субстанции, возможно со многими энергетическими уровнями. Все это означает еще один шаг вперед к построению единой теории материи.
1
Проблемы первоматерии обсуждались задолго до древнегреческой науки в Восточной философии. Возьмем, к примеру, древнекитайского философа Лао Цзы (VI в. до н. э.), высказавшего с необычайной простотой ряд глубочайших философических и мировоззренческих проблем. В учении о "дао" он описывает его свойства:
- дао рождает вещи и вскармливает их;
- дао пусто, но действуя, оно кажется неисчерпаемым. Оно кажется праотцом всех вещей, лежит в основе мира;
- дао не имеет вида, не издает звуков, не обладает формой, смотришь на него, но не видишь, слушаешь его, но не слышишь, ловишь его, но не можешь поймать;
- дао - это "пустота"; оно постоянно пребывает в недеянии, но нет ничего, чего бы оно не делало; поэтому бытие и небытие постоянно порождают друг друга;
- мудрец познает мир, не выходя со двора. Не выглядывая из окна, он видит естественное дао. Чем дальше он идет, тем меньше познает. Поэтому мудрый человек не ходит, но познает. Не видя вещей, он называет их. Он, не действуя, творит.
Лао Цзы одним из первых в истории философии высказал гениальную догадку о связи дао с пространственно-временными отношениями. Судя по описанию, которое последует дальше, дао более всего символически похоже на бесконечную точку, которая бесформенна и неподвижна и, не меняясь, достигает всего без вреда для себя. Великое дао все пронизывает, оно может быть одновременно и справа, и слева. Дао есть великий квадрат без углов, великий звук, который не может быть слышен, великий образ, не имеющий формы. И самое главное: дао произвел единство; единство произвело двойственность; двойственность произвела тройственность; тройственность произвела все существующие объекты. Исходя из последнего тезиса Лао Цзы, можем себе позволить утверждать: раз дао символически более всего похож на бесконечно малую и в то же время бесконечно большую точку, то когда он выходит из себя (переходя из своего небытия в бытие, т. е. за пределы своего прежнего существования), то порождает линию, т. е. одномерный мир. Когда дао выходит за пределы бытия одномерности, то порождает плоскость (т. е. двухмерный мир). А выйдя за пределы существования плоскости (т. е. начав двигаться по направлению, в ней не заключенному, и создавая таким образом время как особую единицу бытия) - порождает мир трехмерного измерения (т. е. физический мир). Когда же дао в своем движении выходит за рамки трехмерности, то порождает иные, более многомерные пространства (познание которых возможно только через интуицию и развитие в познающем объекте особых состояний сознания).
- Войдите на сайт для отправки комментариев