Áèáëèîòåêà
Òåîëîãèÿ
Êîíôåññèè
Èíîñòðàííûå ÿçûêè
Äðóãèå ïðîåêòû
|
Âàø êîììåíòàðèé î êíèãå
Èãíàòîâà Â. Êîíöåïöèè ñîâðåìåííîãî åñòåñòâîçíàíèÿ: Ó÷åáíîå ïîñîáèå
2.2. ÝÂÎËÞÖÈß ÅÑÒÅÑÒÂÎÇÍÀÍÈß
Öåëè è çàäà÷è ðàçäåëà:
- Ïîêàçàòü åñòåñòâîçíàíèå êàê äèíàìè÷íî ðàçâèâàþùóþñÿ îáëàñòü íàóêè.
- Ïîçíàêîìèòü ñ îñîáåííîñòÿìè ðàçâèòèÿ åñòåñòâîçíàíèÿ â ðàçíûå êóëüòóðíî-èñòîðè÷åñêèå ýïîõè.
- Ïðåäñòàâèòü ïàíîðàìó äîêëàññè÷åñêîãî, êëàññè÷åñêîãî è íåêëàññè÷åñêîãî åñòåñòâîçíàíèÿ.
- Îòðàáîòàòü ïîíÿòèÿ: èíòåðâàë, êâàíò, ñïèí, âîëíîâàÿ ôóíêöèÿ, ïëîòíîñòü âåðîÿòíîñòè, îïåðàòîð, ñîîòíîøåíèÿ íåîïðåäåëåííîñòè, ïðèíöèï îòíîñèòåëüíîñòè, ïðèíöèï äîïîëíèòåëüíîñòè è äð.
Ïëàí
- Äîêëàññè÷åñêèé ïåðèîä ðàçâèòèÿ íàóêè
- Íàó÷íûå ïðîãðàììû àíòè÷íîñòè
- Ñðåäíåâåêîâàÿ íàóêà
- Êëàññè÷åñêàÿ íàóêà
- Åñòåñòâîçíàíèå â «Íîâîå âðåìÿ»
- Åñòåñòâîçíàíèå XIX âåêà
- Êðèçèñ êëàññè÷åñêîé íàóêè
- Íåêëàññè÷åñêàÿ íàóêà
- Ðåëÿòèâèñòñêàÿ êàðòèíà ìèðà
- Êâàíòîâî-ïîëåâàÿ êàðòèíà ìèðà
- Ñòðîåíèå ìàòåðèè è ôèçèêà ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö
- Çàòðóäíåíèÿ íåêëàññè÷åñêîé íàóêè
- Ïîñòíåêëàññè÷åñêàÿ íàóêà
2.2.1 ÄÎÊËÀÑÑÈ×ÅÑÊÈÉ ÏÅÐÈÎÄ ÐÀÇÂÈÒÈß ÍÀÓÊÈ
Äîêëàññè÷åñêèé ïåðèîä ðàçâèòèÿ åñòåñòâîçíàíèÿ ðàñòÿíóëñÿ áîëåå ÷åì íà äâàäöàòü ñòîëåòèé. Ìîæíî âûäåëèòü äâà î÷åíü âàæíûõ ýòàïà: àíòè÷íîñòü è ñðåäíèå âåêà. Èññëåäîâàíèÿ ó÷åíûõ ýòèõ âðåìåí ñòàëè ïðåäòå÷åé ñòàíîâëåíèÿ êëàññè÷åñêîé íàóêè.
1. Íàó÷íûå ïðîãðàììû àíòè÷íîñòè
Íàóêà â ñîâðåìåííîì ïîíèìàíèè ýòîãî ñëîâà çàðîäèëàñü â ïîçäíåé àíòè÷íîñòè. Åå êîëûáåëüþ ñòàëà Äðåâíÿÿ Ãðåöèÿ. Óæå â Y - I â. äî í.ý. ó ãðåêîâ äîñòàòî÷íî õîðîøî áûëà ðàçâèòû ìàòåìàòèêà, ìåõàíèêà, àñòðîíîìèÿ. Ñëîæèâøàÿñÿ ñîöèîêóëüòóðíàÿ ñèòóàöèÿ ñïîñîáñòâîâàëà ñòàíîâëåíèþ íîâîãî ìèðîâîççðåíèÿ - àíòè÷íîé íàòóðôèëîñîôèè è ñîçäàëà óñëîâèÿ äëÿ âîçíèêíîâåíèÿ ñèñòåìû äîêàçàòåëüíûõ çíàíèé, â îñíîâå êîòîðîé ëåæèò ðàöèîíàëüíîå îáîñíîâàíèå. Ñôîðìèðîâàííûé â àíòè÷íîñòè àïïàðàò ëîãè÷åñêîãî ðàöèîíàëüíîãî ìûøëåíèÿ ïðåäñòàâëÿë ñîáîé îïðåäåëåííûé àëãîðèòì ïðîèçâîäñòâà äîêàçàòåëüíûõ çíàíèé. ßâëÿÿñü ïðèíöèïèàëüíî íîâûì ïî ñðàâíåíèþ ñ ìèôîëîãèåé ïîäõîäîì ê ïîñòèæåíèþ ìèðà, íàòóðôèëîñîôèÿ ïîäâîäèëà ê ïîíèìàíèþ, ÷òî èñòèíà - íå ïðîäóêò äîãìàòè÷åñêîé âåðû, à ëîãè÷åñêè îáîñíîâàííûé ðåçóëüòàò ñîçåðöàíèÿ è îñìûñëåíèÿ îêðóæàþùåé äåéñòâèòåëüíîñòè.  åå íåäðàõ çàðîäèëèñü òðàäèöèè ñîâðåìåííîãî «åâðîïåéñêîãî» íàó÷íîãî ìûøëåíèÿ.
 îòëè÷èå îò ìèôîëîãèè è ðåëèãèè íàòóðôèëîñîôèÿ ïûòàëàñü ðåøàòü ìèðîâîççðåí÷åñêèå âîïðîñû ñðåäñòâàìè ðàçóìà, îïèðàþùåãîñÿ íà ÷óâñòâåííîå íàáëþäåíèå, èíòóèöèþ, ýìïèðè÷åñêîå çíàíèå, ñèñòåìó ïîíÿòèé è ñóæäåíèé, ñâÿçàííûõ äðóã ñ äðóãîì ïî îïðåäåëåííûì ëîãè÷åñêèì çàêîíàì. Àíòè÷íûå ôèëîñîôû ñîçäàëè ëîãèêó è äèàëåêòèêó, êîòîðûå â Äðåâíåé Ãðåöèè ñòàëè âàæíåéøèìè ìåòîäàìè ïîçíàíèÿ äåéñòâèòåëüíîñòè.  òå âðåìåíà ñ÷èòàëîñü, ÷òî èìåííî ñîçåðöàíèå è ðàçìûøëåíèå, îòâëå÷åíèå îò ìèðñêîé ñóåòû, îáðàùåíèå ê ñàìîìó ñåáå è ñâîåé èíòóèöèè ïîçâîëÿåò ïðèîáùèòüñÿ ê âå÷íîìó è ãëóáæå ïîçíàòü çàêîíû Ìèðîçäàíèÿ. Åå âíèìàíèåì ïîëüçóþòñÿ ïðåèìóùåñòâåííî âîïðîñû îòíîøåíèÿ ÷åëîâåêà ê ïðåâîñõîäÿùèì ñèëàì ïðèðîäû, ïîíèìàíèå ìèðà, ñòðîåíèÿ ìàòåðèè, æèâûõ îðãàíèçìîâ è ñàìîãî ÷åëîâåêà. Ãëóáèíà èõ ïðåäñòàâëåíèé ïîðàæàåò. È ñîâðåìåííàÿ íàì íàóêà, âîîðóæåííàÿ òîí÷àéøåé èçìåðèòåëüíîé òåõíèêîé è íàêîïèâøàÿ îãðîìíîå ÷èñëî ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ, íå íàìíîãî ïðîäâèíóëàñü ïî ñðàâíåíèþ ñ àíòè÷íîñòüþ â ïîíèìàíèè ìèðà êàê åäèíîãî îðãàíè÷íîãî öåëîãî, áåñêîíå÷íîãî â ïðîñòðàíñòâå è âðåìåíè.
Ãëàâíûé âîïðîñ íàòóðôèëîñîôèè: èç ÷åãî âñå ïðîèçîøëî. Ìûñëèòåëè äðåâíîñòè âûäâèãàëè â êà÷åñòâå ïåðâîîñíîâû ìèðà ÷åòûðå ñòèõèè: âîäó (Ôàëåñ), âîçäóõ (Àíàêñèìåí), çåìëþ è îãîíü (Ãåðàêëèò). Îäíèì èç êðóïíåéøèõ â ðàííåãðå÷åñêîé íàòóðôèëîñîôèè ÿâëÿëîñü ó÷åíèå Ãåðàêëèòà. Ïî åãî ïðåäñòàâëåíèÿì âñå ïðåäìåòû ðîæäàþòñÿ èç îãíÿ è ðàçðóøàÿñü, âíîâü ïðåâðàùàþòñÿ â îãîíü. Íà îñíîâå ïðåäñòàâëåíèé î ïðåâðàùåíèè îãíÿ îí ñòðîèë ñâîþ êîñìîëîãèþ. Âñå â ìèðå èçìåí÷èâî, óòâåðæäàë îí, «â îäèí è òîò æå ïîòîê íåëüçÿ âîéòè äâàæäû è íåëüçÿ äâàæäû çàñòèãíóòü ñìåðòíóþ ïðèðîäó â îäíîì è òîì æå ñîñòîÿíèè». Âñå èçìåíåíèÿ â ìèðå ïîä÷èíåíû âñåîáùåìó çàêîíó - Ëîãîñó, áëàãîäàðÿ êîòîðîìó ïåðâè÷íûé Õàîñ ïðåâðàùàåòñÿ â óïîðÿäî÷åííûé Êîñìîñ.
Èññëåäîâàòåëè âûäåëÿþò òðè íàó÷íûå ïðîãðàììû àíòè÷íîñòè:
1. Ìàòåìàòè÷åñêàÿ ïðîãðàììà Ïèôàãîðà (VI â. äî í.ý.) è Ïëàòîíà (427- 348 ã. äî í.ý.).
Ïèôàãîðåéñêîé øêîëå óäàëîñü ñôîðìóëèðîâàòü äâà âàæíåéøèõ òåçèñà, êîòîðûå ëåãëè â îñíîâó âñåé ïîñëåäóþùåé íàóêè:
- ÿâëåíèÿ ïðèðîäû è åå çàêîíû íàèáîëåå ÷åòêî è ëàêîíè÷íî âûðàæàþòñÿ ÿçûêîì ìàòåìàòèêè;
- êîëè÷åñòâåííûå (÷èñëîâûå) îòíîøåíèÿ îòðàæàþò ãàðìîíèþ è ïîðÿäîê ìèðà, ñèììåòðèþ åãî ÷àñòåé, ïðàâèëüíîñòü èõ îáúåäèíåíèÿ è ðèòìè÷íîñòü äâèæåíèÿ.
2.  îñíîâå êîðïóñêóëÿðíîé(ëàò. corpusculum - ÷àñòèöà) àòîìèñòè÷åñêîé ïðîãðàììû ëåæàò ïðåäñòàâëåíèÿ ýïèêóðåéñêîé øêîëû (Ëåâêèïï, Äåìîêðèò, Ýïèêóð), êîòîðûå ïîçäíåå áûëè èçëîæåíû äðåâíåðèìñêèì ïîýòîì è ôèëîñîôîì-ìàòåðèàëèñòîì Ëóêðåöèåì Êàðîì (I â. äî í.ý.) â åãî ïîýìå «Î ïðèðîäå âåùåé». Ïî èõ ìíåíèþ îêðóæàþùèé ìèð ñîñòîèò èç íåêîé ñóáñòàíöèè, êîòîðàÿ ñóùåñòâóåò âå÷íî è íåçàâèñèìî îò ÷åëîâåêà. Ñåãîäíÿ åå íàçûâàþò - «ìàòåðèÿ».
ßäðî ýòîé ïðîãðàììû ñîñòàâëÿåò ó÷åíèå Äåìîêðèòà (470-405 ã. äî í.ý.) îá àòîìàõ. Âñåëåííàÿ ñîñòîèò èç ïóñòîòû è íåâèäèìûõ ãëàçó òåëåö - àòîìîâ, êîòîðûå ÿâëÿþòñÿ ïåðâîêèðïè÷èêàìè Ìèðîçäàíèÿ. Àòîìû áåñ÷èñëåííû ïî êîëè÷åñòâó, ðàçíîîáðàçèþ, ôîðìàì è âåëè÷èíàì. Ìèð äèñêðåòåí (ïðåðûâåí). Íàõîäÿñü â âå÷íîì äâèæåíèè, àòîìû ñòàëêèâàþòñÿ, îáðàçóþò åäèíûé âèõðü, ñîåäèíÿþòñÿ è ðàçúåäèíÿþòñÿ. Ïðè ýòîì îíè îáðàçóþò ñàìûå ðàçíîðîäíûå ïî ñâîéñòâàì òåëà è ïîðîæäàþò âñå ñëîæíîå - îãîíü, âîäó, âîçäóõ, çåìëþ.  âèõðå äâèæåíèÿ òÿæåëûå òåëüöà ñîáèðàþòñÿ â öåíòðå è îáðàçóþò øàðîîáðàçíîå òåëî. Îò íåãî îòäåëÿåòñÿ îáîëî÷êà, êîòîðàÿ ïðîñòèðàåòñÿ íàä âñåì ìèðîì è îáðàçóåò áåñêîíå÷íóþ Âñåëåííóþ, â öåíòðå êîòîðîé íàõîäèòñÿ Çåìëÿ.  ñâîèõ ôèëîñîôñêèõ ïîñòðîåíèÿõ Äåìîêðèò îïèðàëñÿ íà íåïîñðåäñòâåííîå èññëåäîâàíèå ïðèðîäû. Èì áûëî âûäâèíóòî ïðåäïîëîæåíèå îá àòîìèñòè÷åñêîì ïðîèñõîæäåíèè ÷óâñòâåííûõ îùóùåíèé ÷åëîâåêà çà ñ÷åò âçàèìîäåéñòâèÿ àòîìîâ, èñòåêàþùèõ îò òåë, è àòîìîâ â òåëå ÷åëîâåêà, ÷òî è âûçûâàåò, ïî åãî ìíåíèþ, îùóùåíèÿ öâåòà, âêóñà, çàïàõà, çâóêà.
Ýïèêóð (341- 270 ã. äî í.ý.) ðàçâèë èäåè Äåìîêðèòà è äàë èì ôèëîñîôñêîå îáîñíîâàíèå. Ïåðâîîñíîâîé ëþáîãî ó÷åíèÿ îí ïðèçíàâàë ëîãè÷åñêèå óìîçàêëþ÷åíèÿ, ñ÷èòàÿ, ÷òî òàêèì ïóòåì ìîæíî ïîëó÷èòü íîâîå çíàíèå î âåùàõ äàæå ïðè îòñóòñòâèè äàííûõ íåïîñðåäñòâåííîãî îïûòà. Îòâåðãíóâ êîíöåïöèè Ïëàòîíà, îí ñòðåìèëñÿ âûâåñòè çàêîíû ïðèðîäû èç ñàìîé æå ïðèðîäû, ïðåäñòàâëÿÿ îêðóæàþùèé åãî ìèð çðèìûì, îùóùàåìûì, äâèæóùèìñÿ, âå÷íî ìåíÿþùèìñÿ, è â òî æå âðåìÿ íåïðåõîäÿùèì, îñòàþùèìñÿ åäèíñòâåííîé ðåàëüíîñòüþ. Îí ïðèçíàâàë ÷òî ìàòåðèÿ - ýòî áåñêîíå÷íîå ìíîæåñòâî äâèæóùèõñÿ àòîìîâ, íî ïðè ýòîì ïûòàëñÿ âûÿñíèòü, ÷òî çà ñèëà äâèæåò èìè, è êàêîâà êîíå÷íàÿ öåëü ýòîãî äâèæåíèÿ. Îí ñ÷èòàë, ÷òî ìèð - ýòî íàãðîìîæäåíèå ñëó÷àéíîñòåé, è ñîâåðøåííî ëèøåí êàêîé-ëèáî âíóòðåííåé ëîãèêè è âíóòðåííåãî ñìûñëà. Ðàçìûøëÿÿ íàä ïðèðîäîé ñëó÷àéíîãî, îí ñîçäàë ó÷åíèå îá îòêëîíåíèÿõ àòîìîâ îò ïðÿìîëèíåéíûõ ïóòåé, â ðåçóëüòàòå êîòîðûõ ïðîèñõîäÿò ñòîëêíîâåíèÿ, è âîçíèêàåò âèõðåâîå äâèæåíèå, ïðèâîäÿùåå ê îáðàçîâàíèþ âåùåé. Ñëó÷àéíîñòü, ïî åãî ìíåíèþ, ëåæèò â ïðèðîäå ñàìèõ âåùåé è íîñèò îáúåêòèâíûé õàðàêòåð.
Ýòà ïðîãðàììà ñòàëà èñòîêîì êîðïóñêóëÿðíîé òðàäèöèè ñîâðåìåííîé íàóêè.
3. Çàâåðøàþùèì ýòàïîì ðàçâèòèÿ àíòè÷íîé íàóêè ìîæíî ñ÷èòàòü ñîçäàíèå êîíòèíóàëüíîé(ëàò. continuum - íåïðåðûâíîå)ïðîãðàììû, îáúåäèíèâøåé â ñåáå âñå äîñòèæåíèÿ àíòè÷íîñòè. Åå îñíîâîïîëîæíèêîì áûë Àðèñòîòåëü (384-322 ã. äî í.ý.). Åãî ñî÷èíåíèÿ îõâàòûâàþò ìíîãèå îáëàñòè çíàíèÿ: «Îðãàíîí», «Ìåòàôèçèêà», «Ôèçèêà», «Î âîçíèêíîâåíèè æèâîòíûõ», «Î äóøå», «Ýòèêà», «Ïîëèòèêà», «Ðèòîðèêà», «Ïîýòèêà». Îí ðàçðàáîòàë ïåðâóþ ñèñòåìàòèêó æèâîòíûõ, ñäåëàë ïîïûòêó ñîçäàòü åäèíóþ êàðòèíó ìèðà.  òðàêòàòå «Î äóøå» îí óòâåðæäàë, ÷òî âñåìó ìàòåðèàëüíîìó ìèðó ïðèñóùà íåêîòîðàÿ âíóòðåííÿÿ ñóùíîñòü - äóøà, êîòîðàÿ èìååò íåñêîëüêî óðîâíåé áûòèÿ. Ñàìûé íèçêèé óðîâåíü äóøè ñâîéñòâåí íåæèâûì îáúåêòàì - êàìíÿì, âîäå, âîçäóõó. Íà ñëåäóþùåì óðîâíå íàõîäÿòñÿ ðàñòåíèÿ - òðàâû, öâåòû è äåðåâüÿ; íà ñëåäóþùåì - íàñåêîìûå, ðûáû, æèâîòíûå. È íà ñàìîì âûñîêîì óðîâíå íàõîäèòñÿ ÷åëîâåê, äóøà êîòîðîãî áåññìåðòíà.  åãî ïðåäñòàâëåíèÿõ íàõîäèòñÿ ìåñòî è Áîãó, êîòîðûé âðàùàåò íåáåñíóþ ñôåðó, â öåíòðå êîòîðîé íàõîäèòñÿ Çåìëÿ.
Ñâîè âîççðåíèÿ íà óñòðîéñòâî ïðèðîäû îí ïðåäñòàâèë â êíèãå «Ôèçèêà», â êîòîðîé èçëîæèë ó÷åíèå î ÷åòûðåõ ïðè÷èíàõ ñóùåñòâîâàíèÿ ìèðà - ìàòåðèè, ôîðìå, äåéñòâèè è öåëè, à òàêæå ñâîè âçãëÿäû íà âçàèìîñâÿçü ïðîñòðàíñòâà, âðåìåíè è äâèæåíèÿ. Çàíèìàÿ ïðîìåæóòî÷íóþ ïîçèöèþ ìåæäó Äåìîêðèòîì è Ïëàòîíîì, îí ñ÷èòàë, ÷òî ìàòåðèÿ ñóùåñòâóåò âå÷íî è îáðàçóåò â ðàçíûõ ñîåäèíåíèÿõ ðàçëè÷íûå ïðåäìåòû. Âñå ÿâëåíèÿ ïðîòåêàþò âî âðåìåíè. Âìåñòèëèùåì ïðåäìåòîâ ÿâëÿåòñÿ ïðîñòðàíñòâî. Ïðîñòðàíñòâî íåðàçðûâíî ñâÿçàíî ñ òåëàìè. Ïóñòîòû èëè ÷èñòîãî ìåñòà áåç òåë íå ñóùåñòâóåò. Òîëüêî òîãäà òåëî íàõîäèòñÿ â ïðîñòðàíñòâå, êîãäà ñîïðèêàñàåòñÿ ñ äðóãèìè òåëàìè. Ìèð íåïðåðûâåí. Ïîðÿäîê è ãàðìîíèÿ ìèðà ïî Àðèñòîòåëþ îáóñëîâëåíû öåëåâîé ïðè÷èíîé äâèæåíèÿ è ôîðìîé.Êîãäà-òî äàâíî, ïîä äåéñòâèåì ïåðâîòîë÷êà ìàòåðèÿ ïðèøëà â âèõðåâîå äâèæåíèå, óïîðÿäî÷èâ ðàíåå ñóùåñòâîâàâøèé Õàîñ. Äâèæåíèå - ýòî èçìåíåíèå âîîáùå. Îíî îñóùåñòâëÿåòñÿ áîðüáîé ïðîòèâîïîëîæíûõ êà÷åñòâ - òåïëà è õîëîäà, ñóõîñòè è âëàæíîñòè.  ìèðå íåò íè÷åãî íåèçìåííîãî è ñëó÷àéíîãî, ðàçâèòèå åãî âî âðåìåíè ñòðîãî äåòåðìèíèðîâàíî. Åãî ó÷åíèå î ñîáûòèéíîñòè äâèæåíèÿ ïî÷òè äâà òûñÿ÷åëåòèÿ ãîñïîäñòâîâàëî â ïðåäñòàâëåíèÿõ ÷åëîâå÷åñòâà. Ýòîò âçãëÿä ñòàë èñòîêîì êîíòèíóàëüíîé òðàäèöèè ñîâðåìåííîé íàóêè.
C òåõ ñàìûõ ïîð íà ïðîòÿæåíèè ìíîãèõ ñòîëåòèé â íàóêå ïðåîáëàäàëè ïîïåðåìåííî òî êîíòèíóàëüíàÿ (Ãþéãåíñ, Ôðåíåëü, Ìàêñâåëë è äð.), òî êîðïóñêóëÿðíàÿ (Íüþòîí, Ïëàíê è äð.) òðàäèöèè. È ëèøü íàóêà XX âåêà îñîçíàëà äóàëèñòè÷íîñòü ìèðà, äóàëèñòè÷íîñòü (ëàò. dualis - äâîéñòâåííûé) ìàòåðèè, êîòîðîé ïðèñóùè êàê ïîëåâûå (âîëíîâûå), òàê è êîðïóñêóëÿðíûå ñâîéñòâà (êîðïóñêóëÿðíî-âîëíîâîé äóàëèçì).
2. Ñðåäíåâåêîâàÿ íàóêà
Ñ ðàñïàäîì àíòè÷íûõ öèâèëèçàöèé (I-II â. í.ý.) ðàññåÿëàñü ïî ìèðó èõ óíèêàëüíàÿ êóëüòóðà, à ñ íåé è òå çà÷àòêè íàóê, êîòîðûå ñôîðìèðîâàëèñü â íàòóðôèëîñîôèè. È ëèøü ê ñåðåäèíå X âåêà, ïîñëå îêîí÷àòåëüíîãî óñòàíîâëåíèÿ õðèñòèàíñòâà, ñêâîçü òüìó âàðâàðñòâà è ìðàêîáåñèÿ íà÷èíàþò ïðîáèâàòüñÿ ðîñòêè íîâîé êóëüòóðû. Ðîæäàþòñÿ ñðåäíåâåêîâûå ãîðîäà, à ñ íèìè è ýëåìåíòû äåìîêðàòè÷åñêîãî óïðàâëåíèÿ, èíòåíñèâíî ðàçâèâàþòñÿ ðåìåñëà.  XII-XIII â. ðàçðîçíåííûå îñòàòêè äðåâíåé íàóêè íà÷èíàþò ñîáèðàòüñÿ âîåäèíî. Ïåðåâîäÿòñÿ íà ñîâðåìåííûå ÿçûêè, ñîõðàíèâøèåñÿ òðóäû äðåâíåãðå÷åñêèõ ôèëîñîôîâ. Ðåíåññàíñ ãóìàíèòàðíîé êóëüòóðû ïîñëóæèë ìîùíûì òîë÷êîì ê âîçðîæäåíèþ çíàíèé àíòè÷íîñòè.  íåäðàõ ñðåäíåâåêîâîé êóëüòóðû ïîÿâëÿþòñÿ çàðîäûøè ýêñïåðèìåíòàëüíîé íàóêè. Åå ïðîâîçâåñòíèêîì ñòàë Ð.Áýêîí (1214-1294). «Åñòü äâà ñïîñîáà ïîçíàíèÿ: ÷åðåç àðãóìåíòû è ÷åðåç îïûò» - óòâåðæäàë îí. Çàíèìàÿñü îïûòàìè, îí íàøåë ñïîñîáû ïîëó÷åíèÿ ôîñôîðà, ìàãíèÿ, âèñìóòà, èçó÷àë îïòè÷åñêèå ÿâëåíèÿ è ïðåóñïåë â èõ îáúÿñíåíèè. Ñòàíîâëåíèþ îïûòíîãî åñòåñòâîçíàíèÿ âî ìíîãîì ñïîñîáñòâîâàëè áóðíîðàçâèâàþùèåñÿ è ïðîöâåòàþùèå àñòðîëîãèÿ, àëõèìèÿ, ÿòðîõèìèÿ (õèìèÿ ÿäîâ).
XII-XIII âåêà - íà÷àëî ýïîõè Âîçðîæäåíèÿ, ðàñöâåò êîòîðîé ïðèõîäèòñÿ íà XIY-XY â. Îíà ïîäàðèëà ÷åëîâå÷åñòâó òàêîãî òèòàíà êàê Ëåîíàðäî äà Âèí÷è (1452-1519), íà ïëå÷àõ êîòîðîãî ñôîðìèðîâàëàñü íàóêà XVI-XVII âåêîâ. Îäèí èç ëó÷øèõ óìîâ ÷åëîâå÷åñòâà, æèâîïèñåö è ñêóëüïòîð, àðõèòåêòîð, ó÷åíûé, èíæåíåð, îí èçó÷àë äâèæåíèå òåë, òðåíèå ñêîëüæåíèÿ, ãèäðàâëèêó, ñîïðîòèâëåíèå ìàòåðèàëîâ, ðàçðàáàòûâàë ïðîåêòû êàíàëîâ, èððèãàöèîííûõ ñèñòåì, ìàøèí äëÿ ïîäúåìà è òðàíñïîðòèðîâêè ãðóçîâ, ìåòàëëóðãè÷åñêèõ ïå÷åé, ïðîêàòíûõ ñòàíîâ, òêàöêèõ, ïå÷àòíûõ è äåðåâîîáðàáàòûâàþùèõ ñòàíêîâ, ëåòàòåëüíûõ àïïàðàòîâ, ïîäâîäíûõ ëîäîê, ìîñòîâ.  ìóçåÿõ ìèðà õðàíèòñÿ îêîëî 10 òûñÿ÷ ëèñòîâ ñ åãî ÷åðòåæàìè è ïðîåêòàìè. Êàê ó÷åíûé, îí ñ÷èòàë, ÷òî ëþáîé ïðîåêò äîëæåí ïîäòâåðæäàòüñÿ ìàòåìàòè÷åñêèìè ðàñ÷åòàìè è ïðîõîäèòü ýêñïåðèìåíòàëüíóþ ïðîâåðêó.
Êóëüòóðà Âîçðîæäåíèÿ ïîäãîòàâëèâàëà ïî÷âó äëÿ ñòàíîâëåíèÿ «çðåëîé» íàóêè. Ýòîìó âî ìíîãîì ñîäåéñòâîâàëè ñðåäíåâåêîâûå ìîíàñòûðè, øêîëà è óíèâåðñèòåò. Ïîîùðÿëàñü êíèæíàÿ ó÷åíîñòü.  ñðåäíåâåêîâîé ñõîëàñòèêå (ãðå÷. scholastikos - øêîëüíûé, ó÷åíûé) âûñîêèé óðîâåíü ðàçâèòèÿ ïîëó÷èëî ëîãèêî-äèñêóðñèâíîå ìûøëåíèå. Âî ìíîãîì ýòî ñïîñîáñòâîâàëî âîçâðàùåíèþ ê àíòè÷íîé ìàòåìàòè÷åñêîé ïðîãðàììå, åå àêòèâíîìó ðàçâèòèþ è âíåäðåíèþ â íàó÷íûå èññëåäîâàíèÿ.
XY - ýòî âåê âåëèêèõ ãåîãðàôè÷åñêèõ îòêðûòèé, çàðîæäåíèÿ îêåàíè÷åñêèõ öèâèëèçàöèé è êîëîíèàëüíîé ñèñòåìû. Ê ýòîìó âðåìåíè Çàïàäíàÿ Åâðîïà èñòðåáèëà áî¢ëüøóþ ÷àñòü ñâîèõ ïðèðîäíûõ ðåñóðñîâ è â ïîèñêàõ âîçìîæíîñòåé èõ âîñïîëíåíèÿ îáðàòèëà ñâîè âçîðû íà âîñòîê è íà çàïàä. Íå ïðîñòî ëþáîïûòñòâî âåëî Êîëóìáà, Ìàãåëëàíà, Âàñêî äà Ãàìà â íåèçâåäàííûå êðàÿ, à íåîáõîäèìîñòü - çàâîåâàíèå íîâûõ òåððèòîðèé è ðàçâèòèå òîðãîâëè. Íóæíî áûëî óïëûâàòü â íåèçâåäàííûå äàëè â ïîèñêàõ ñêàçî÷íî áîãàòûõ ñòðàí, íî è âåëèêî áûëî æåëàíèå âåðíóòüñÿ íà ðîäèíó. Îäíàêî ïàðóñíûé ôëîò è ïðèìèòèâíûå ñïîñîáû íàâèãàöèè, äîñòàâøèåñÿ ñðåäíåâåêîâüþ â íàñëåäñòâî îò àíòè÷íîñòè, óæå íå óäîâëåòâîðÿëè òðåáîâàíèÿì âðåìåíè. Íóæíî áûëî ðàçâèâàòü êîðàáëåñòðîåíèå, òåõíèêó, íàâèãàöèþ. À ýòî íåâîçìîæíî ñäåëàòü áåç ôèçèêè è àñòðîíîìèè. Íåîáõîäèìîñòü îâëàäåíèÿ íàâèãàöèåé çàñòàâèëà ÷åëîâåêà áîëåå ïðèñòàëüíî âçãëÿíóòü íà íåáî è âûäåëèòü àñòðîíîìèþ â ñàìîñòîÿòåëüíóþ îáëàñòü èññëåäîâàíèÿ. Èìåííî â ýòî âðåìÿ îíà îòäåëÿåòñÿ îò àñòðîëîãèè.
 êîíöå XYI âåêà ñðåäíåâåêîâàÿ öèâèëèçàöèÿ ñ åå ôåîäàëüíûì óêëàäîì è ðåìåñëåííûì ïðîèçâîäñòâîì ïîäõîäèò ê ñâîåìó çàêàòó. Íàðîæäàåòñÿ íîâûé òèï ñîöèàëüíî-ýêîíîìè÷åñêèõ îòíîøåíèé, îñíîâàííûé íà ðàçâèòèè ìàíóôàêòóðíîãî ïðîèçâîäñòâà. Âîçâûøåíèå ïðàêòè÷åñêîé äåÿòåëüíîñòè, îäîáðåíèå ïðàêòèöèçìà è ïðåäïðèíèìàòåëüñòâà, íîâûé âçãëÿä íà ÷åëîâåêà êàê ýíåðãè÷íóþ ëè÷íîñòü, óñòðåìëåííóþ íà ïðåîáðàçîâàíèå ìèðà, ïîîùðåíèå èíäèâèäóàëèçìà, çàìåøàííîãî íà ðåëèãèîçíûõ öåííîñòÿõ- âñå ýòî ñïîñîáñòâîâàëî ôîðìèðîâàíèþ íîâîãî îáùåñòâåííîãî ñîçíàíèÿ.
Ýòîò ïåðèîä â ðàçâèòèè öèâèëèçàöèè îçíàìåíîâàëñÿ êðóïíåéøåé ðåâîëþöèåé â åñòåñòâîçíàíèè, ñîïðîâîæäàâøåéñÿ æåñòêîé áîðüáîé ñ ðåëèãèåé çà íîâîå ìèðîâîççðåíèå. Ó åå èñòîêîâ ñòîÿëè Í.Êîïåðíèê (1473- 1543), Ä.Áðóíî (1548-1600), Ã.Ãàëèëåé (1564-1642), È.Êåïëåð (1571-1630). Óìèðàþùèé Í.Êîïåðíèê â 1543 ãîäó ïóáëèêóåò ñâîþ êíèãó «Î âðàùåíèè íåáåñíûõ ñôåð», â êîòîðîé óòâåðæäàåòñÿ ãåëèîöåíòðè÷åñêàÿ ñèñòåìà ìèðà, î êîòîðîé äîãàäûâàëñÿ åùå Àðèñòàðõ Ñàìîññêèé â III â. äî í.ý. Çàðîæäàåòñÿ ïàíòåèçì - ôèëîñîôñêîå ó÷åíèå, îòîæäåñòâëÿþùåå áîãà è ïðèðîäó, êàê åäèíóþ, âå÷íóþ è áåñêîíå÷íóþ ñóáñòàíöèþ, ïðè÷èíó ñàìîé ñåáÿ. Ôèëîñîô - ïàíòåèñò è ïîýò Ä.Áðóíî âûäâèíóë ãèïîòåçó î áåñêîíå÷íîñòè Âñåëåííîé è áåñ÷èñëåííîñòè ìèðîâ, çà ÷òî è áûë, êàê åðåòèê ñîææåí íà êîñòðå, íà ïëîùàäè Öâåòîâ â Ðèìå.
Ðåâîëþöèÿ, ïðîèçâåäåííàÿ Í.Êîïåðíèêîì â àñòðîíîìèè, ñòàëà ìîùíûì òîë÷êîì äëÿ ðàçâèòèÿ îïòèêè è ìåõàíèêè è îáóñëîâèëà ïåðåõîä ê íîâîìó ìåòîäó èññëåäîâàíèÿ, îñíîâó êîòîðîãî ñîñòàâèëè ýêñïåðèìåíò è ìàòåìàòè÷åñêîå îïèñàíèå åãî ðåçóëüòàòîâ.  1609 ã. Ãàëèëåé èçîáðåë òåëåñêîï. Ñ åãî ïîìîùüþ îí ðàññìîòðåë ðåëüåô Ëóíû, òåìíûå ïÿòíà íà Ñîëíöå, îòêðûë ñïóòíèêè Þïèòåðà, íàáëþäàë ôàçû Âåíåðû. Áóäó÷è àêòèâíûì çàùèòíèêîì ãåëèîöåíòðè÷åñêîé ñèñòåìû, îí â 1633 ãîäó áûë, ïîäâåðãíóò ñóäó èíêâèçèöèè, âûíóäèâøåé åãî îòêàçàòüñÿ îò ó÷åíèÿ Êîïåðíèêà. Ãàëèëåé çàëîæèë îñíîâû ýêñïåðèìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèé â ìåõàíèêå ìàêðîìèðà. Âíåäðåíèå ìàòåìàòèêè â ôèçè÷åñêèå èññëåäîâàíèÿ ïîçâîëèëî åìó ïðåäñòàâèòü ñâîè ðåçóëüòàòû â âèäå êèíåìàòè÷åñêèõ óðàâíåíèé. Èì âïåðâûå áûëî ñôîðìóëèðîâàíî ïîíÿòèå ôèçè÷åñêîãî çàêîíà â åãî ñîâðåìåííîì çíà÷åíèè. Îí ââåë â ìåõàíèêó ïðåäñòàâëåíèå îá îòíîñèòåëüíîñòè. È.Êåïëåð, èñïîëüçóÿ ñîáñòâåííûå íàáëþäåíèÿ è èçìåðåíèÿ Òèõî Áðàãå, Êåïëåð îòêðûë çàêîíû äâèæåíèÿ ïëàíåò âîêðóã Ñîëíöà è âûâåë óðàâíåíèÿ èõ îðáèò, î ÷åì è âîçâåñòèë ìèðó â êíèãàõ «Íîâàÿ àñòðîíîìèÿ» è «Ãàðìîíèÿ ìèðà».
 ýòî âðåìÿ ïðîèñõîäèò ñòàíîâëåíèå ðàöèîíàëèñòè÷åñêîãî ìåòîäà ïîçíàíèÿ. Èìåííî åìó íàóêà îáÿçàíà ñâîèìè êðóïíåéøèìè äîñòèæåíèÿìè è ñâîèì ïðåâðàùåíèåì â ìîãó÷óþ ïðîèçâîäèòåëüíóþ ñèëó.  åãî ïðåäñòàâëåíèÿõ ÷åëîâåê íå ìîæåò ÷òî-ëèáî èçìåíèòü â ïðèðîäå, íî ïîêîðèòü åå ñèëû è çàñòàâèòü èõ ðàáîòàòü íà ñåáÿ, îí â ñîñòîÿíèè. Ìåòîäîëîãè÷åñêèå îñíîâû êëàññè÷åñêîãî ðàöèîíàëèçìà áûëè çàëîæåíû àíãëèéñêèì ôèëîñîôîì Ô.Áýêîíîì (1561-1625), ñâîþ çàâåðøåííîñòü îí ïîëó÷èë â ðàáîòàõ Ð.Äåêàðòà.
Íåáûâàëîãî óðîâíÿ ðàçâèòèÿ ïî ñðàâíåíèþ ñ àíòè÷íîñòüþ äîñòèãëà ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ òåõíèêà, ÷òî ñïîñîáñòâîâàëî óãëóáëåíèþ íàó÷íûõ èññëåäîâàíèé, ðàçðàáîòêå íîâûõ ñòàíêîâ, èíñòðóìåíòîâ, ìåõàíèçìîâ è ïðîèçâîäñòâåííîé òåõíèêè. Ïîäãîòàâëèâàëñÿ ïåðåõîä ê íîâîìó, ìàøèííîìó ïðîèçâîäñòâó è âûçðåâàëè óñëîâèÿ äëÿ ïðîìûøëåííîé ðåâîëþöèè XYII-XYIII âåêîâ.
Íîâûå ïîíÿòèÿ è òåðìèíû: íàòóðôèëîñîôèÿ, êîðïóñêóëÿðíûé, êîíòèíóàëüíûé, äóàëèçì, ñõîëàñòèêà, ÿòðîõèìèÿ, êèíåìàòèêà, ãåëèîöåíòðè÷åñêàÿ ñèñòåìà.
Âåäóùèå èäåè:
- ïðèíöèïèàëüíîå îòëè÷èå íàòóðôèëîñîôèè îò äðóãèõ ñïîñîáîâ ïîçíàíèÿ îêðóæàþùåãî ìèðà;
- íàó÷íûå ïðîãðàììû àíòè÷íîé íàòóðôèëîñîôèè êàê èñòîêè òðàäèöèè ñîâðåìåííîé åâðîïåéñêîé íàóêè;
- çàðîæäåíèå ýêñïåðèìåíòàëüíîé íàóêè;
- ñòàíîâëåíèå ðàöèîíàëèñòè÷åñêîãî ìåòîäà èññëåäîâàíèÿ.
2.2.2. ÊËÀÑÑÈ×ÅÑÊÀß ÍÀÓÊÀ
1.Åñòåñòâîçíàíèå â «Íîâîå âðåìÿ»
Ýïîõà ñðåäíåâåêîâüÿ ïëàâíî ïåðåòåêàåò â Íîâîå âðåìÿ (XYII-XYIII â.). Ýòî íà÷àëî ïðîìûøëåííîãî îñâîåíèÿ ïðèðîäû è âðåìÿ çàðîæäåíèÿ òåõíîãåííîé öèâèëèçàöèè. Îíî õàðàêòåðèçóåòñÿ èíòåíñèâíîé óðáàíèçàöèåé, íåâåðîÿòíî áûñòðîé èíäóñòðèàëèçàöèåé, çàðîæäåíèåì êëàññè÷åñêîé íàóêè è óêðåïëåíèåì åå ïîçèöèé.  ïðîìûøëåííîñòü âíåäðÿþòñÿ ìàøèíû è ìåõàíèçìû, çàìåíÿþùèå ôèçè÷åñêèé òðóä ÷åëîâåêà. Ñòðîÿòñÿ ïåðâûå ìåõàíè÷åñêèå è ïàðîâûå äâèãàòåëè.  ðåçóëüòàòå ÷åðåäû ñîöèàëüíûõ ðåâîëþöèé îñóùåñòâëÿþòñÿ ãëóáîêèå ïðåîáðàçîâàíèÿ â îáùåñòâå, ïðîèñõîäèò äåìîêðàòèçàöèÿ ïîëèòè÷åñêèõ ñòðóêòóð, â îáùåñòâåííîì ñîçíàíèè çàêðåïëÿåòñÿ èäåàë - îáðàç ÷åëîâåêà, ðàöèîíàëüíîãî, óìåðåííîãî è àêêóðàòíîãî, îäíîé èç âàæíåéøèõ öåëåé êîòîðîãî ÿâëÿåòñÿ ïîëó÷åíèå äåíåã è ïðèáûëè. Íà ýòîì ñîöèàëüíî - êóëüòóðíîì ôîíå è ïðîèñõîäèò ðàçâèòèå íàóêè, îíà ïðèîáðåòàåò ñîâðåìåííûå ÷åðòû, îêîí÷àòåëüíóþ îãðàíêó ïîëó÷àåò íàó÷íûé ìåòîä èññëåäîâàíèÿ, íàáèðàþò ñèëó ïðîöåññû äèôôåðåíöèàöèè è äèâåðñèôèêàöèè, çàêëàäûâàåòñÿ ñòðóêòóðà åñòåñòâîçíàíèÿ.
Óäîâëåòâîðåíèå ñîöèàëüíûõ ïîòðåáíîñòåé îáùåñòâà áûëî ñâÿçàíî ñ ðàçâèòèåì ìåõàíèêè, êîòîðàÿ â íà÷àëå XYIII âåêà äîñòèãëà ñâîåãî àïîãåÿ è ïðåâðàòèëà ýïîõó ïàðà è ìàøèíû â «íîâîå âðåìÿ». Âåñü ó÷åíûé ôèçè÷åñêèé ìèð çàíèìàåòñÿ ïðîáëåìàìè ìåõàíèêè: È.Íüþòîí (1643-1727), Õ.Ãþéãåíñ (1629-1695), Ð.Ãóê (1635-1703).. Õ.Ãþéãåíñ, ïðîäîëæàÿ èññëåäîâàíèÿ Ãàëèëåÿ, èçó÷èë êîëåáàòåëüíîå äâèæåíèå òåë è åãî çàêîíû. È ïåðâûìè ìåõàíè÷åñêèìè ÷àñàìè ÷åëîâå÷åñòâî îáÿçàíî òîæå åìó. Ð.Ãóê èçó÷àë îñîáåííîñòè äåôîðìàöèè òâåðäûõ òåë, ÷òî èìåëî ÷ðåçâû÷àéíî âàæíîå çíà÷åíèå äëÿ ðàçâèâàþùåéñÿ òåõíèêè. Ñâîþ çàâåðøåííîñòü ìåõàíèêà ïîëó÷èëà â ðàáîòàõ È.Íüþòîíà. Åãî èíòåðåñû â íàóêå ðàçíîîáðàçíû. Íî îñíîâíûå íàïðàâëåíèÿ èññëåäîâàíèé Íüþòîíà - ìàòåìàòèêà, ìåõàíèêà è îïòèêà.  1687 ãîäó âûõîäèò åãî çíàìåíèòîå ñî÷èíåíèå «Ìàòåìàòè÷åñêèå íà÷àëà íàòóðàëüíîé ôèëîñîôèè», â êîòîðîì îí îïðåäåëÿåò îñíîâíûå ïîíÿòèÿ ìåõàíèêè - ìàññó, ñèëó, êîëè÷åñòâî äâèæåíèÿ, ïðîñòðàíñòâî, âðåìÿ, ðàçâèâàåò ó÷åíèå Ãàëèëåÿ îá îòíîñèòåëüíîñòè äâèæåíèÿ, îòêðûâàåò çàêîíû äèíàìèêè è ñëåäñòâèÿ èç íèõ - çàêîíû ñîõðàíåíèÿ. Äëÿ èçó÷åíèÿ ïðèðîäû äâèæåíèÿ Íüþòîí ðàçðàáàòûâàåò ñïåöèàëüíûé ìàòåìàòè÷åñêèé àïïàðàò - äèôôåðåíöèàëüíîå è èíòåãðàëüíîå èñ÷èñëåíèå. Îñîáîå ìåñòî â òâîð÷åñòâå Íüþòîíà çàíèìàåò òåîðèÿ òÿãîòåíèÿ. Îïèðàÿñü íà ìíîãîâåêîâûå íàáëþäåíèÿ ïðåäøåñòâåííèêîâ çà äâèæåíèåì ïëàíåò Ñîëíå÷íîé ñèñòåìû, íà èññëåäîâàíèÿ Êåïëåðà è Ãþéãåíñà, îí îòêðûâàåò çàêîí âñåìèðíîãî òÿãîòåíèÿ. Âñå â ìåõàíèêå ñòàíîâèòñÿ íà ñâîè ìåñòà. Äâèæåíèå òåë ïðîèñõîäèò ïîä äåéñòâèåì ñèë. Ïîðÿäîê â äâèæåíèè ïëàíåò îïðåäåëÿåò ñèëà òÿãîòåíèÿ. Íî îòêóäà îíà âçÿëàñü èçíà÷àëüíî? Êòî ñîâåðøèë ïåðâîòîë÷îê è çàêðóòèë ïðóæèíó ìèðà? Íüþòîí âèäåë îòâåò íà ýòè âîïðîñû â áîæåñòâåííîì íà÷àëå ìèðà. Ðàáîòû Íüþòîíà ñòàëè ôóíäàìåíòîì ìîäåëè ìèðà - ìåõàíè÷åñêîé êàðòèíû, êîòîðàÿ ïîëó÷èëà ñâîþ îêîí÷àòåëüíóþ îãðàíêó ê êîíöó XVIII âåêà áëàãîäàðÿ ðàáîòàì È.Áåðíóëëè (1667-1748), Ä.Áåðíóëëè (1700-1782), Ë.Ýéëåðà (1707-1783), Æ.Ëàãðàíæà (1736-1813), Æ.Ä,Àëàìáåðà (1717-1783), Ã.Ëåéáíèöà (1646-1716) è äðóãèõ.
Åå îñíîâíûå èäåè:
1. Ìèð äèñêðåòåí è ïðåäñòàâëÿåò ñîâîêóïíîñòü âçàèìîäåéñòâóþùèõ òåë, êîòîðûå ñîñòîÿò èç ìåëü÷àéøèõ êîðïóñêóë - àòîìîâ.
2. Âñå òåëà íàõîäÿòñÿ â âå÷íîì äâèæåíèè â ïðîñòðàíñòâå, çàïîëíåííîì ãèïîòåòè÷åñêîé óïðóãîé ñðåäîé - ýôèðîì, ïîäîáíîé ëåãêîìó ãàçó, áëàãîäàðÿ êîòîðîé îñóùåñòâëÿåòñÿ èõ äàëüíîäåéñòâèå.
3. Ïóñòîå ïðîñòðàíñòâî åñòü âìåñòèëèùå òåë. Îíî àáñîëþòíî, òðåõìåðíî, îäíîðîäíî è èçîòðîïíî. Âðåìÿ àáñîëþòíî, îäíîðîäíî, îäíîíàïðàâëåííî è íåîáðàòèìî. Ïðîñòðàíñòâî è âðåìÿ íå ñâÿçàíû ìåæäó ñîáîé.
- Ïîëîæåíèå òåëà â ïðîñòðàíñòâå â ëþáîé ìîìåíò âðåìåíè ìîæíî óêàçàòü ñ ïîìîùüþ ñèñòåìû îòñ÷åòà è êîîðäèíàò. Ñïåöèàëüíûå ïðåîáðàçîâàíèÿ ïîçâîëÿþò ïåðåéòè îò îäíîé èíåðöèàëüíîé ñèñòåìû îòñ÷åòà ê äðóãîé.
- Òåëà ïðèðîäû îáëàäàþò âíóòðåííèì ñâîéñòâîì äâèãàòüñÿ ïðÿìîëèíåéíî è ðàâíîìåðíî, ðàçëè÷àþòñÿ ìàññîé è ýíåðãèåé. Âçàèìîäåéñòâèå òåë íîñèò ãðàâèòàöèîííûé õàðàêòåð, êîëè÷åñòâåííî îïðåäåëÿåòñÿ çàêîíîì âñåìèðíîãî òÿãîòåíèÿ è ðàñïðîñòðàíÿåòñÿ ñ áåñêîíå÷íî áîëüøîé ñêîðîñòüþ. Äåéñòâèå ñèë îáóñëîâëèâàåò îñîáåííîñòè äâèæåíèÿ òåë.
- Ýíåðãèÿ, èìïóëüñ è ìîìåíò êîëè÷åñòâà äâèæåíèÿ òåëà ìîãóò ïðèíèìàòü íåïðåðûâíûé ðÿä çíà÷åíèé.
- Çàêîíû ñîõðàíåíèÿ îáåñïå÷èâàþò âå÷íîñòü è íåèçìåííîñòü ìèðà, íåïðåðûâíîñòü è ïåðèîäè÷íîñòü äâèæåíèÿ.
- Âñå òåëà ïðèðîäû ñòðåìÿòñÿ ê óñòîé÷èâîìó ñîñòîÿíèþ ñ ìèíèìóìîì ýíåðãèè.
- Âñå ÿâëåíèÿ ñâÿçàíû æåñòêèìè ïðè÷èííî-ñëåäñòâåííûìè ñâÿçÿìè, êîòîðûå ïðåäîïðåäåëÿþòñÿ çàêîíàìè ìåõàíèêè.
- Çàêîíû ìåõàíèêè óíèâåðñàëüíû è ïðèìåíèìû ê ëþáûì ïðîöåññàì.
Ìåõàíè÷åñêàÿ êàðòèíà ìèðà ÿâèëàñü âàæíîé ñòóïåíüþ â ïîçíàíèè ïðèðîäû. Êàê è âñÿêàÿ ìîäåëü, îíà óñëîâíà è ïðèåìëåìà ëèøü äëÿ îïèñàíèÿ äâèæåíèÿ ìàêðîòåë, ñêîðîñòè êîòîðûõ ìíîãî ìåíüøå ñêîðîñòè ñâåòà. Íà åå áàçå ñôîðìèðîâàëîñü ïðåäñòàâëåíèå î ïðèðîäå êàê ñëîæíîì è òî÷íîì «÷àñîâîì» ìåõàíèçìå, íåêîãäà çàâåäåííîì â ðåçóëüòàòå «áîæåñòâåííîãî ïåðâîòîë÷êà», ìåõàíèçìå íåèçìåííîì, ðàç è íàâñåãäà çàäàííîì. Åå çàêîíû èñêëþ÷àþò ñëó÷àéíîñòü è íåîïðåäåëåííîñòü èëè ðàññìàòðèâàþò èõ êàê äîñàäíîå íåäîðàçóìåíèå. Îíè îïèñûâàþò ÿâëåíèÿ ïðèðîäû â àíàëèòè÷åñêèõ ôóíêöèÿõ, îòðàæàþùèõ îäíîçíà÷íóþ çàâèñèìîñòü. Ýòîìó âî ìíîãîì ñïîñîáñòâóåò ìàòåìàòèêà òîãî âðåìåíè, áëàãîäàðÿ êîòîðîé ôèçè÷åñêèå çàêîíû ïðåäñòàëè ïåðåä ÷åëîâå÷åñòâîì â âèäå ñòðîãèõ è ñîâåðøåííûõ ìàòåìàòè÷åñêèõ ôîðìóë. Ýòî çíà÷èëî, ÷òî, âñå ÿâëåíèÿ ïðèðîäû ñâÿçàíû ìåæäó ñîáîé æåñòêèìè ïðè÷èííî-ñëåäñòâåííûìè ñâÿçÿìè.
«Ìåõàíè÷åñêèé» ïîäõîä ê îïèñàíèþ ñòðîåíèÿ è ïîâåäåíèÿ îáúåêòîâ èññëåäîâàíèÿ ïîëó÷àåò ñòàòóñ óíèâåðñàëüíîãî. Ïðåäïðèíèìàþòñÿ ãðàíäèîçíûå ïîïûòêè ñîçäàíèÿ «ñîöèàëüíîé ôèçèêè», êîòîðàÿ áû íà îñíîâå çàêîíîâ ìàòåìàòèêè è ìåõàíèêè ñìîãëà îïèñàòü ôóíêöèîíèðîâàíèå îáùåñòâà.
 íåäðàõ ìåõàíè÷åñêîãî îïèñàíèÿ êîñìîñà âûçðåâàþò ýâîëþöèîííûå èäåè, êîòîðûå ñâÿçàíû ñ èìåíàìè È.Êàíòà (1724-1804) è Ï.Ëàïëàñà (1749-1827), â òðóäàõ êîòîðûõ ðàçðàáîòàíà ïåðâàÿ êîñìîãîíè÷åñêàÿ ãèïîòåçà î ïðîèñõîæäåíèè Ñîëíå÷íîé ñèñòåìû èç ïåðâè÷íîé òóìàííîñòè.
Óñïåõè ìåõàíèêè íå îñòàâèëè íåèçìåííûìè äðóãèå îáëàñòè åñòåñòâîçíàíèÿ. Ýòîìó âî ìíîãîì ñïîñîáñòâîâàëè óñòðåìëåíèÿ íàðîæäàþùåãîñÿ êàïèòàëèçìà îâëàäåòü òåõíîëîãèÿìè ìåòàëëî- è ñòåêëîâàðåíèÿ, íîâûìè âèäàìè ýíåðãèè è ïîñòðîèòü íîâûå âèäû äâèãàòåëåé. Äëÿ ýòîãî íåîáõîäèì áûë òåñíûé ñîþç ðàçíûõ îòðàñëåé çíàíèé è òåõíèêè. Îñîáûì âíèìàíèåì íà÷èíàåò ïîëüçîâàòüñÿ ôèçèêà òåïëîâûõ ÿâëåíèé. Åå ýïîõà îòêðûâàåòñÿ ðàáîòàìè Ý.Ìàðèîòòà (1620-1684) è Ð.Áîéëÿ (1627-1691), íî ñâîþ çàâåðøåííîñòü îíà ïîëó÷èëà ëèøü â ïîñëåäíåé òðåòè XIX âåêà. XVIII âåê äàë ðàáîòû ïî òåðìîìåòðèè (Ðåîìþð, Ôàðåíãåéò, Öåëüñèé), ïîñòðîèë ìîëåêóëÿðíî-êèíåòè÷åñêóþ òåîðèþ, â îñíîâó êîòîðîé áûëè çàëîæåíû àòîìèñòè÷åñêèå ïðåäñòàâëåíèÿ õèìèè è êëàññè÷åñêàÿ ìåõàíèêà.
Ïðîãðåññ õèìèè êîíöà XVIII íà÷àëà XIX âåêà ñâÿçàí ñ èìåíàìè ôèçèêî-õèìèêîâ À.Ëàâóàçüå (1714-1794), ß.Áåðöåëèóñà (1779-1847), Ä.Äàëüòîíà (1755-1844), Ãåé Ëþññàêà (1778-1850), À.Àâîãàäðî (1775-1856), â èññëåäîâàíèÿõ êîòîðûõ ìîëåêóëÿðíî-êèíåòè÷åñêàÿ òåîðèÿ, õèìè÷åñêàÿ àòîìèñòèêà è ôèçèêà ãàçîâ ðàçâèâàëèñü êàê åäèíîå öåëîå. Ýòî âî ìíîãîì ïðåäîïðåäåëèëî ãëóáîêèå êà÷åñòâåííûå èçìåíåíèÿ â õèìèè. Ïðåäøåñòâîâàâøàÿ åé àëõèìèÿ íàêîïèëà îãðîìíûé ïðàêòè÷åñêèé áàãàæ â ïîëó÷åíèè ìíîãèõ öåííûõ ïðîäóêòîâ, â ðàçðàáîòêå ìíîãèõ ïðèåìîâ, â ñîçäàíèè ñïåöèàëüíîé õèìè÷åñêîé ëàáîðàòîðíîé òåõíèêè. Íî ðàçâèòèå ìåòàëëóðãèè, ñòåêëîâàðåíèÿ, ïðîèçâîäñòâî êåðàìèêè è êðàñèòåëåé íå ìîãëè îñíîâûâàòüñÿ íà àëõèìèè. Íåîáõîäèìû áûëè òî÷íûå çíàíèÿ îá ýëåìåíòíîì ñîñòàâå âåùåñòâà, åãî ñòðóêòóðå è ñâîéñòâàõ, î õàðàêòåðå ïðîòåêàíèÿ õèìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ è ñïîñîáàõ óïðàâëåíèÿ èìè. Îñîçíàíèå ýòîãî è ôîðìèðîâàíèå õèìèè êàê íàóêè ïðîèñõîäèëî ïîñòåïåííî, â ïðîöåññå æåñòî÷àéøåé áîðüáû ñ àëõèìè÷åñêèìè âîççðåíèÿìè. Ïåðâûå ðåâîëþöèîííûå øàãè áûëè ñâÿçàíû ñ îòêàçîì îò ïðåäñòàâëåíèé îá ýëåìåíòàõ-ñâîéñòâàõ: òåïëà, õîëîäà, âëàæíîñòè, ñóõîñòè è ò.ä. Áîëüøàÿ çàñëóãà â ýòîì ïðèíàäëåæèò Ð.Áîéëþ. Åãî èññëåäîâàíèÿ ïîêàçàëè, ÷òî ñâîéñòâà òåë íå èìåþò àáñîëþòíîãî õàðàêòåðà è çàâèñÿò îò òîãî, èç êàêèõ ýëåìåíòîâ îíè ñîñòàâëåíû. Ïðè ýòîì ïîä õèìè÷åñêèìè ýëåìåíòàìè èì ïîíèìàëèñü ïðîñòûå íåðàçëîæèìûå òåëà, èç êîòîðûõ ñîñòàâëåíû âñå ñëîæíûå âåùåñòâà. Ïåðâàÿ íàó÷íàÿ ðåâîëþöèÿ â õèìèè ñâÿçàíà ñ èìåíåì À.Ëàâóàçüå (1743-1794). Îí îêîí÷àòåëüíî ðàçðóøèë òåîðèþ òåïëîðîäà, âûÿñíèë ðîëü êèñëîðîäà â ïðîöåññàõ äûõàíèÿ è ãîðåíèÿ, çàëîæèë îñíîâû òåðìîõèìèè, êîëè÷åñòâåííûõ ìåòîäîâ èññëåäîâàíèÿ è ðàöèîíàëüíîé íîìåíêëàòóðû.
Íàèáîëåå ïðîãðåññèâíûå èäåè åñòåñòâîçíàíèÿ òîãî âðåìåíè ñâÿçàíû ñ èìåíåì ðóññêîãî ó÷åíîãî ìèðîâîãî çíà÷åíèÿ Ì.Â.Ëîìîíîñîâà (1711-1765). Íàó÷íûå èäåè Ëîìîíîñîâà äàëåêî îïåðåäèëè íàóêó íîâîãî âðåìåíè. Ðàçâèâàÿ àòîìíî-ìîëåêóëÿðíûå ïðåäñòàâëåíèÿ î ñòðîåíèè âåùåñòâà, îí îòêàçàëñÿ îò òåîðèè òåïëîðîäà. Èññëåäóÿ ìåõàíè÷åñêîå äâèæåíèå, âûäâèíóë èäåþ âå÷íîñòè äâèæåíèÿ, âûñêàçàë è øèðîêî èñïîëüçîâàë â ñâîèõ èññëåäîâàíèÿõ ïðèíöèï ñîõðàíåíèÿ ìàòåðèè è äâèæåíèÿ. Âìåñòå ñ Ã.Ðèõìàíîì èññëåäîâàë àòìîñôåðíîå ýëåêòðè÷åñòâî, ñîçäàë íåñêîëüêî îïòè÷åñêèõ ïðèáîðîâ, îòêðûë àòìîñôåðó Âåíåðû, îáúÿñíèë ïðîèñõîæäåíèå ìíîãèõ ïîëåçíûõ èñêîïàåìûõ è ìèíåðàëîâ. Ïî åãî èíèöèàòèâå áûë îòêðûò Ìîñêîâñêèé óíèâåðñèòåò, êîòîðûé íîñèò åãî èìÿ.
Áèîëîãèÿ ýòîãî âðåìåíè íàõîäèòñÿ íà îïèñàòåëüíîì óðîâíå. Îíà îðèåíòèðóåòñÿ, ãëàâíûì îáðàçîì, íà èçó÷åíèå áèîðàçíîîáðàçèÿ è ñîçäàíèå ñèñòåìàòèêè æèâîòíûõ è ðàñòåíèé. Íàèáîëåå óäà÷íóþ êëàññèôèêàöèþ ìèðà æèâîãî, êîòîðóþ ìû èñïîëüçóåì äî ñåãî âðåìåíè, ïîñòðîèë øâåäñêèé åñòåñòâîèñïûòàòåëü Ê.Ëèííåé (1707-1778).  ñâîèõ ðàáîòàõ «Ñèñòåìà ïðèðîäû» (1735) è «Ôèëîñîôèÿ áîòàíèêè» (1751) îí ðàçðàáîòàë èåðàðõè÷åñêóþ êëàññèôèêàöèþ, â îñíîâå êîòîðîé ëåæèò äåëåíèå æèâîãî ìèðà íà öàðñòâà, òèïû, êëàññû, îòðÿäû, ñåìåéñòâà, ðîäû è âèäû.  íåé îí îïèñàë îêîëî 1500 âèäîâ ðàñòåíèé è æèâîòíûõ. Ãîñïîäñòâîâàâøàÿ â òå âðåìåíà èäåÿ ïðåôîðìèçìà (ëàò. praeformo - ïðåäîáðàçóþ, ó÷åíèå î íàëè÷èè â ïîëîâûõ êëåòêàõ ñòðóêòóð, ïðåäîïðåäåëÿþùèõ ðàçâèòèå çàðîäûøà), ïðåäñòàâëåíèÿ Ëèííåÿ î íåèçìåííîñòè è ðàç è íàâñåãäà çàäàííîñòè ôîðì æèâûõ îðãàíèçìîâ, ïî ñóòè, ñîñòàâëÿëè îñíîâó ìåõàíèöèçìà â áèîëîãèè.
Íà÷àëà ñîâðåìåííîé ôèçèîëîãèè, è ýìáðèîëîãèè áûëè çàëîæåíû åùå â ðàáîòàõ Â.Ãàðâåÿ (1578-1657). Íî âîçìîæíîñòü èçó÷àòü ìèêðîñòðóêòóðó æèâîãî ïîÿâèëàñü òîëüêî ñ âíåäðåíèåì ìèêðîñêîïèè. Òî÷íî íåèçâåñòíî, êàêîé ãåíèé èçîáðåë ìèêðîñêîï, íî äîïîäëèííî èçâåñòíî, ÷òî À.Ëåâåíãóê (1632-1723), òîðãîâåö ñóêíîì, ñòàâøèé âïîñëåäñòâèè èçâåñòíûì íàòóðàëèñòîì, âïåðâûå ñ ïîìîùüþ ìèêðîñêîïà óâèäåë æèçíü ïðîñòåéøèõ îðãàíèçìîâ, èçîáðåë ñïîñîá íàáëþäåíèÿ áàêòåðèé â òåìíîì ïîëå. Ôèçèê Ð.Ãóê äîãàäàëñÿ èçîáðåñòè äëÿ ìèêðîñêîïà ïîäñâåòêó. Èñïîëüçîâàíèå îïòèêè äëÿ èçó÷åíèÿ æèâîãî èìåëî ýïîõàëüíîå çíà÷åíèå äëÿ åñòåñòâîçíàíèÿ. Âïëîòü äî èçîáðåòåíèÿ ýëåêòðîííîãî ìèêðîñêîïà â ñåðåäèíå ÕÕ ñòîëåòèÿ îïòè÷åñêèé ìèêðîñêîï áûë åäèíñòâåííûì èíñòðóìåíòîì, ïîçâîëÿâøèì çàãëÿíóòü âíóòðü êëåòêè è èçó÷àòü îòäåëüíûå åå îðãàíåëëû.
Íî â äâåðè áèîëîãè÷åñêîé íàóêè óæå ñòó÷àòñÿ èäåè ýâîëþöèîíèçìà Æ.Ëàìàðêà (1744-1829) è òåîðèÿ êàòàñòðîô Æ.Êþâüå (1769-1832). Ýòî áûëè ïîèñòèíå ðåâîëþöèîííûå èäåè, íî èäåè, íå îöåíåííûå ïî äîñòîèíñòâó ñîâðåìåííèêàìè. Ëàìàðê íà îñíîâå äàííûõ îá èçìåíÿåìîñòè ðàçëè÷íûõ âèäîâ æèâîòíûõ è ðàñòåíèé â õîäå îêóëüòóðèâàíèÿ ïðèøåë ê âûâîäó, ÷òî æèâûå îðãàíèçìû ïîñòîÿííî èçìåíÿþòñÿ, óñëîæíÿÿñü â ñâîåé îðãàíèçàöèè, â ðåçóëüòàòå âëèÿíèÿ âíåøíåé ñðåäû è íåêîåãî èõ âíóòðåííåãî ñòðåìëåíèÿ ê óñîâåðøåíñòâîâàíèþ. Êþâüå, áóäó÷è êðóïíûì ñïåöèàëèñòîì, â îáëàñòè ñðàâíèòåëüíîé àíàòîìèè è ïàëåîíòîëîãèè, óñòàíîâèë ñîîòâåòñòâèå ñòðîåíèÿ è ôóíêöèé îòäåëüíûõ îðãàíîâ â îðãàííûõ ñèñòåìàõ, âûäâèíóë è îáîñíîâàë ïðèíöèï ñîîòâåòñòâèÿ. Îñíîâûâàÿñü íà äàííûõ ñðàâíèòåëüíîé àíàòîìèè è ïàëåîíòîëîãè÷åñêèõ èññëåäîâàíèé, îí ïðèøåë ê âûâîäó, ÷òî ñìåíà èñêîïàåìûõ ôàóí ÿâëÿåòñÿ ñëåäñòâèåì êðóïíûõ ãåîëîãè÷åñêèõ êàòàñòðîô. Íî íè Ëàìàðê, íè Êþâüå íå ñìîãëè âñêðûòü èñòèííûõ ïðè÷èí èçìåíÿåìîñòè âèäîâ.
Íàóêà ïîñòåïåííî âûòåñíÿåò ðåëèãèþ è ïðåòåíäóåò íà âåäóùåå ìåñòî â ìèðîâîççðåíèè.
Èìåííî â ýòîò ïåðèîä âîçíèêàåò è óãëóáëÿåòñÿ âîäîðàçäåë ìåæäó åñòåñòâåííûìè è ãóìàíèòàðíûìè íàóêàìè, íàðóøàåòñÿ âíóòðåííÿÿ ñèììåòðèÿ êóëüòóðû, ïðîèñõîäèò ñòàíîâëåíèå òåõíîêðàòè÷åñêîé ìîäåëè ðàçâèòèÿ öèâèëèçàöèè.
2. Åñòåñòâîçíàíèå XIX âåêà
Äëÿ åâðîïåéñêîé öèâèëèçàöèè XIX âåê ñòàë âðåìåíåì ðàñöâåòà èíäóñòðèàëèçàöèè è òîðæåñòâà íàóêè. Òåñíûé ñîþç ìàøèííîãî ïðîèçâîäñòâà ñ íàóêîé ê êîíöó XIX âåêà ñîçäàåò îãðîìíûå âîçìîæíîñòè äëÿ íàðàùèâàíèÿ ïðîèçâîäñòâ è óäîâëåòâîðåíèÿ ìàòåðèàëüíûõ ïîòðåáíîñòåé ÷åëîâåêà.
Íà÷àëî XIX âåêà îçíàìåíîâàëîñü ìîùíûì ðàçâèòèåì òåïëîòåõíèêè è òåïëîýíåðãåòèêè, èíòåíñèâíûì âíåäðåíèåì ïàðîâîãî äâèãàòåëÿ â òðàíñïîðò è ïðîìûøëåííîñòü. Íî ïîñòåïåííî ýïîõó òåïëîòåõíèêè ñìåíÿåò ýïîõà ýëåêòðè÷åñòâà, êîòîðàÿ åùå â áî¢ëüøèõ ìàñøòàáàõ ïðåîáðàæàåò æèçíü, áûò è òðóä ÷åëîâåêà, îñîáåííî â êðóïíûõ ãîðîäàõ. Ê êîíöó âåêà öèâèëèçàöèÿ ïðèîáðåòàåò íîâûé îáëèê. ×åëîâå÷åñòâî ïîëó÷àåò, ýëåêòðè÷åñêèé äâèãàòåëü, ýëåêòðè÷åñêóþ ëàìïó, òåëåôîí, òåëåãðàô, ðàäèî, àâòîìîáèëü. Çàêëàäûâàåòñÿ âîçäóõîïëàâàíèå. Òåìïû è äèíàìèêà òåõíè÷åñêîãî ïðîãðåññà òðåáóþò íåïðåðûâíîãî òåõíîëîãè÷åñêîãî îáíîâëåíèÿ, ïîäòàëêèâàþò íàóêó ê ðàñøèðåíèþ è óãëóáëåíèþ ïîçíàíèÿ â îáëàñòè ìåãà- è ìèêðîìèðà.  öåëîñòíîé ñèñòåìå êóëüòóðû âñå ãðîì÷å äàåò î ñåáå çíàòü äèññîíàíñ ìåæäó åå ìàòåðèàëüíûì è äóõîâíûì àñïåêòàìè. Ïîãîíÿ îáùåñòâà çà ìàòåðèàëüíûì áëàãîïîëó÷èåì (÷òî ñàìî ïî ñåáå è íåïëîõî) îòîäâèãàåò íà çàäíèé ïëàí ãóìàíèòàðíûå ñôåðû äåÿòåëüíîñòè, äåëàåò ïðèîðèòåòíûìè åñòåñòâåííûå íàóêè, êîòîðûå ñòàíîâÿòñÿ áàçèñîì â ôîðìèðîâàíèè ìèðîâîççðåíèÿ ýïîõè.
Îñâîåíèå òåïëîýíåðãåòèêè, ïîÿâëåíèå ñàìûõ ðàçíîîáðàçíûõ ìîäèôèêàöèé òåïëîâûõ äâèãàòåëåé è èõ ýêñïëóàòàöèÿ òðåáóþò ãëóáîêîãî çíàíèÿ òåïëîâûõ ïðîöåññîâ. Âûêðèñòàëëèçîâûâàåòñÿ òåðìîäèíàìè÷åñêèé ïîäõîä ê èõ èçó÷åíèþ. Åãî ñòàíîâëåíèå ñâÿçàíî ñ èìåíàìè Ñ.Êàðíî (1796-1832), Ð.Ìàéåðà (1814-1889), Ð.Êëàóçèóñà (1822-1888), Ã.Ãåëüìãîëüöà (1821-1894), Â.Íåðíñòà (1854-1941) è äð. Èçíà÷àëüíî òåðìîäèíàìèêà èçó÷àåò òåïëîâûå ñâîéñòâà ìàêðîñêîïè÷åñêèõ ñèñòåì, íå âäàâàÿñü â èõ ìèêðîñêîïè÷åñêîå ñòðîåíèå. Åå îñíîâàíèå ñîñòàâëÿþò òàêèå ïîíÿòèÿ êàê òåìïåðàòóðà, òåïëîòà, ðàáîòà, ýíåðãèÿ, òåïëîåìêîñòü, ýíòðîïèÿ, ýíòàëüïèÿ (ãðå÷. entalpo - íàãðåâàþ; õàðàêòåðèñòèêà ñîñòîÿíèÿ òåðìîäèíàìè÷åñêîé ñèñòåìû, ñâÿçàííàÿ ñ âíóòðåííåé ýíåðãèåé) è òðè çàêîíà (íà÷àëà): ïåðâîå íà÷àëî åñòü çàêîí ñîõðàíåíèÿ è ïðåâðàùåíèÿ ýíåðãèè â òåïëîâûõ ïðîöåññàõ, âòîðîå - óêàçûâàåò íàïðàâëåííîñòü ñàìîïðîèçâîëüíûõ òåïëîâûõ ïðîöåññîâ (ñàìîïðîèçâîëüíàÿ ïåðåäà÷à òåïëîòû âñåãäà ïðîèñõîäèò îò áîëåå ãîðÿ÷åãî òåëà ê õîëîäíîìó), òðåòüå íà÷àëî (òåîðåìà Íåðíñòà) óòâåðæäàåò, ÷òî ýíòðîïèÿ ñèñòåìû ïðè ñòðåìëåíèè åå òåìïåðàòóðû ê íóëþ òàêæå ñòðåìèòñÿ ê íóëþ. Ïåðâîå è âòîðîå íà÷àëà, ïî ñóòè, óñòàíàâëèâàþò îòíîøåíèÿ ìåæäó ïåðåäàííîé ñèñòåìå òåïëîòîé è ñîâåðøåííîé ìåõàíè÷åñêîé ðàáîòîé. Ñîçäàåòñÿ ìíåíèå, ÷òî òåðìîäèíàìèêà - íè ÷òî èíîå, êàê ìåõàíè÷åñêàÿ òåîðèÿ òåïëîòû. Îäíàêî îòêðûòàÿ òåðìîäèíàìèêîé íåîáðàòèìîñòü òåïëîâûõ ïðîöåññîâ íàðóøèëà ïðåäñòàâëåíèÿ îá îäíîçíà÷íîñòè èõ îïèñàíèÿ. È óæå â ðàáîòå Êëàóçèóñà «Ìåõàíè÷åñêàÿ òåîðèÿ òåïëà» ïîÿâëÿåòñÿ èäåÿ î ñòàòèñòè÷åñêîì õàðàêòåðå òåïëîâûõ çàêîíîâ. Îäíî èç âàæíåéøèõ óòâåðæäåíèé ýòîé ðàáîòû: ïîâåäåíèå êîëëåêòèâà ÷àñòèö íîñèò âåðîÿòíîñòíûé õàðàêòåð. Íà àðåíó íàóêè âûõîäÿò ñëó÷àé, õàîñ, âåðîÿòíîñòü è âîçìîæíîñòü ïîðÿäêà èç õàîñà.
Ïðèëîæåíèå òåîðèè âåðîÿòíîñòè ê òåðìîäèíàìè÷åñêèì ñèñòåìàì ÿâèëîñü âàæíîé âåõîé â ðàçâèòèè ôèçèêè, êîòîðàÿ ïîëó÷èëà äîñòîéíîå ïðèçíàíèå ëèøü â äâàäöàòîì âåêå. Ïðîðûâ â ýòîé îáëàñòè ñäåëàë îðãàíèçàòîð è ïåðâûé äèðåêòîð çíàìåíèòîé íà âåñü ìèð Êàâåíäèøñêîé ëàáîðàòîðèè Ä.Ìàêñâåëë (1831-1879), êîòîðûé, èñïîëüçóÿ êëàññè÷åñêóþ ìåõàíèêó è ïðåäñòàâëåíèÿ î âåðîÿòíîñòè, ïîëó÷èë çàêîí ðàñïðåäåëåíèÿ ìîëåêóë ïî ñêîðîñòÿì, ïîêàçàë, ÷òî â ãàçîâûõ ñðåäàõ, ãäå ïðåîáëàäàåò õàîòè÷íîñòü äâèæåíèÿ ÷àñòèö, åñòü îïðåäåëåííûé ïîðÿäîê. Ðàçâèâàÿ ýòî íàïðàâëåíèå, Ë.Áîëüöìàí äàë ñòàòèñòè÷åñêîå îáîñíîâàíèå âòîðîãî íà÷àëà, âûðàçèë ýíòðîïèþ ñèñòåìû ÷åðåç âåðîÿòíîñòü, îïèñàë ïîâåäåíèå çàêðûòîé òåðìîäèíàìè÷åñêîé ñèñòåìû. Ïðè ðàçðàáîòêå ñòàòèñòè÷åñêîé ìåõàíèêè èäåàëüíîãî ãàçà Ä.Ìàêñâåëë è Ë.Áîëüöìàí óêàçàëè íà ïðèíöèïèàëüíîå îòëè÷èå ïîâåäåíèÿ îòäåëüíîé ÷àñòèöû è áîëüøîé ñîâîêóïíîñòè ÷àñòèö. Åñëè ïðè îïèñàíèè îäíîé ìàêðî÷àñòèöû âñåãäà ìîæíî îïðåäåëèòü åå êîîðäèíàòû è ñêîðîñòè â ëþáîé ìîìåíò âðåìåíè, òî ïðè îïèñàíèè ïîâåäåíèÿ áîëüøîãî êîëëåêòèâà ÷àñòèö (ïîâåäåíèå ìîëåêóë ãàçà â ñîñóäå) ìîæíî ëèøü óêàçàòü ðàñïðåäåëåíèå ÷àñòèö â çàâèñèìîñòè îò êàêîãî-ëèáî ïàðàìåòðà (íàïðèìåð, ðàñïðåäåëåíèå ìîëåêóë ãàçà ïî ñêîðîñòÿì, èëè ðàñïðåäåëåíèå ïî âûñîòå íàä óðîâíåì ìîðÿ ïëîòíîñòè âîçäóõà â àòìîñôåðå Çåìëè). Çàêîíîìåðíîñòè ýòèõ ðàñïðåäåëåíèé êàê öåëîãî åñòü ðåçóëüòàò õàîòè÷åñêîãî äâèæåíèÿ ÷àñòèö. Ñ ðàáîòàìè Ìàêñâåëëà è Áîëüöìàíà çàêëàäûâàþòñÿ îñíîâû íîâîãî íàïðàâëåíèÿ - ñòàòèñòè÷åñêîé ôèçèêè, êîòîðàÿ îñíîâûâàåòñÿ íà àòîìèñòèêå è âåðîÿòíîñòè.  íàóêå ïîÿâëÿåòñÿ ïðåäñòàâëåíèå î ôóíäàìåíòàëüíîñòè ñëó÷àéíîãî è âåðîÿòíîñòíîì õàðàêòåðå ïðè÷èííî-ñëåäñòâåííûõ îòíîøåíèé. Ýòè èäåè ñòàëè îñíîâîïîëàãàþùèìè äëÿ ðàçâèòèÿ íàóêè ÕÕ âåêà è ñèíåðãåòè÷åñêîãî ïîäõîäà ê èçó÷åíèþ ìèðà.
XIX âåê - âðåìÿ èíòåíñèâíîãî ðàçâèòèÿ òåîðèè ýëåêòðè÷åñòâà. Ïåðâîíà÷àëüíûå ïðåäñòàâëåíèÿ îá ýëåêòðè÷åñòâå ïîÿâëÿþòñÿ åùå ó äðåâíèõ. Íî íàó÷íîå èçó÷åíèå ýëåêòðè÷åñêèõ ÿâëåíèé íà÷èíàåòñÿ ñ ðàáîò Ø.Êóëîíà (1736-1805) è À.Âîëüòû (1745-1827). Âñòóïëåíèå ÷åëîâå÷åñòâà â âåê ýëåêòðè÷åñêèõ ìàøèí îòêðûâàþò èññëåäîâàíèÿ Ì.Ôàðàäåÿ (1791-1867), Ý.Ëåíöà (1804-1865), Õ.Ýðñòåäà (1777-1851), À.Àìïåðà (1775-1854). Ñâîþ çàâåðøåííîñòü ýëåêòðîìàãíèòíàÿ êàðòèíà ìèðà ïîëó÷èëà â ðàáîòàõ Ä.Ìàêñâåëëà, è âûðàçèëàñü â ñèñòåìå óðàâíåíèé, îòðàæàþùèõ âçàèìîñâÿçü ýëåêòðè÷åñêèõ è ìàãíèòíûõ ÿâëåíèé. Âàæíûì âûâîäîì èç ýòîé òåîðèè ÿâèëàñü ãèïîòåçà î ñóùåñòâîâàíèè ýëåêòðîìàãíèòíîãî ïîëÿ è ýëåêòðîìàãíèòíûõ âîëí, ÷òî è áûëî ïîäòâåðæäåíî ýêñïåðèìåíòàëüíî â ðàáîòàõ Ã.Ãåðöà (1857-1894), à çàòåì èñïîëüçîâàíî ïðàêòè÷åñêè äëÿ ðàäèîñâÿçè À.Ïîïîâûì (1859-1905). Îäíèì èç âàæíåéøèõ âûâîäîâ èç òåîðèè Ìàêñâåëëà ñòàë âûâîä î òîì, ÷òî ñâåò åñòü ïîòîê ýëåêòðîìàãíèòíûõ âîëí.
Îñíîâíûå ïîëîæåíèÿ ýëåêòðîìàãíèòíîé êàðòèíû:
1. Îäíîé èç ôîðì ñóùåñòâîâàíèÿ ìàòåðèè ÿâëÿåòñÿ ýëåêòðîìàãíèòíîå ïîëå - ñïëîøíàÿ ñðåäà, çàïîëíÿþùàÿ âñå ïðîñòðàíñòâî. Åãî ñèëîâûìè öåíòðàìè ÿâëÿþòñÿ ýëåêòðè÷åñêèå çàðÿäû.
- Âçàèìîäåéñòâèå ìåæäó çàðÿäàìè îñóùåñòâëÿåòñÿ ïî ìåõàíèçìó áëèçêîäåéñòâèÿ è êîëè÷åñòâåííî îïðåäåëÿåòñÿ çàêîíîì Êóëîíà.
- Íàïðàâëåííîå äâèæåíèå çàðÿäîâ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ýëåêòðè÷åñêèé òîê, êîòîðûé è ÿâëÿåòñÿ èñòî÷íèêîì ìàãíèòíîãî ïîëÿ. Âçàèìîäåéñòâèå òîêîâ êîëè÷åñòâåííî îïðåäåëÿåòñÿ çàêîíîì Àìïåðà.
- Ýíåðãåòè÷åñêîé õàðàêòåðèñòèêîé ïîëÿ ÿâëÿåòñÿ ïîòåíöèàë.
- Cèëîâûìè õàðàêòåðèñòèêàìè ýëåêòðîìàãíèòíîãî ïîëÿ ÿâëÿþòñÿ âçàèìîñâÿçàííûå ìåæäó ñîáîé âåêòîðà íàïðÿæåííîñòåé (èëè èíäóêöèè) ýëåêòðè÷åñêîé è ìàãíèòíîé ñîñòàâëÿþùåé.
- Ïåðåìåííîå ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå ïîðîæäàåò âèõðåâîå ìàãíèòíîå ïîëå.  ñâîþ î÷åðåäü ïåðåìåííîå ìàãíèòíîå ïîëå ïîðîæäàåò âèõðåâîå ýëåêòðè÷åñêîå. Êîëè÷åñòâåííî ýòó âçàèìîñâÿçü îïðåäåëÿåò çàêîí ýëåêòðîìàãíèòíîé èíäóêöèè.
- Ýëåêòðîìàãíèòíîå ïîëå ñóùåñòâóåò â âèäå ýëåêòðîìàãíèòíûõ âîëí. Ñêîðîñòü åãî ðàñïðîñòðàíåíèÿ çàâèñèò îò ýëåêòðè÷åñêèõ è ìàãíèòíûõ ñâîéñòâ ñðåäû.  âàêóóìå îíî ðàñïðîñòðàíÿåòñÿ ñî ñêîðîñòüþ ñâåòà.
- Ýëåêòðîìàãíèòíûå âîëíû îáëàäàþò ýíåðãèåé è èìïóëüñîì.
- Ýëåêòðîìàãíèòíûå âçàèìîäåéñòâèÿ îáåñïå÷èâàþò óñòîé÷èâîñòü òàêèõ ìèêðîñèñòåì êàê àòîì è ìîëåêóëà.
Ïðè ïåðåõîäå îò ìåõàíè÷åñêîé êàðòèíû ìèðà ê ýëåêòðîìàãíèòíîé ïðîèçîøëè êàðäèíàëüíûå èçìåíåíèÿ âçãëÿäîâ íà ôóíäàìåíòàëüíûå ñâîéñòâà ìàòåðèàëüíîãî ìèðà. Ïðîñòðàíñòâî ïåðåñòàëî áûòü ïóñòûì. Îíî çàïîëíåíî ñïëîøíîé ñðåäîé - ïîëåì. Îòïàëà íåîáõîäèìîñòü â ìèðîâîì ýôèðå, åãî ôóíêöèè âûïîëíÿåò ïîëå. Ìåõàíè÷åñêîå ïåðåìåùåíèå äîïîëíÿåòñÿ âîëíîâûì ïðîöåññîì, êîòîðûé ìîæíî îïèñàòü ñ ïîìîùüþ çàêîíîâ ýëåêòðîäèíàìèêè.
Ê êîíöó XIX âåêà ñëîæèëîñü âïîëíå îò÷åòëèâîå ïðåäñòàâëåíèå îá àòîìíî-ìîëåêóëÿðíîé ñòðóêòóðå âåùåñòâà. Îòêðûòèå ïðîòîíà è ýëåêòðîíà ïîçâîëèëî ïîñòðîèòü ìîäåëü àòîìà êàê ñèñòåìû, ñîñòîÿùåé èç áîëåå ïðîñòûõ ýëåìåíòîâ. Âñå àòîìû èìåþò ìàññèâíîå ïðîòîííîå ÿäðî è ýëåêòðîííóþ îáîëî÷êó. Àòîìû ïåðåñòàëè áûòü ïåðâîêèðïè÷èêàìè ìèðîçäàíèÿ. Íà èõ ðîëü ïðåòåíäóþò òðè ýëåìåíòàðíûå ÷àñòèöû - ôîòîí, ýëåêòðîí è ïðîòîí.
Ðàçâèòèå òåîðèè òåïëîâûõ ïðîöåññîâ è ýëåêòðè÷åñòâà ïåðåâåëè íà íîâóþ ñòóïåíü ïðåäñòàâëåíèÿ î õèìè÷åñêîì ïðîöåññå. Íà÷èíàåò àêòèâíî ðàçâèâàòüñÿ îðãàíè÷åñêàÿ õèìèÿ. Âàæíàÿ âåõà â åå ñòàíîâëåíèè ñâÿçàíà ñ èìåíåì Ø.Æåðàðà (1816-1856), ðàçðàáîòàâøåãî îáùóþ êëàññèôèêàöèþ îðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ íà îñíîâå îòêðûòèÿ ãîìîëîãè÷åñêèõ è ãåíåòè÷åñêèõ ðÿäîâ îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé, à òàêæå àòîìèñòè÷åñêèõ ïðåäñòàâëåíèé.  äàëüíåéøåì ýòî ïîçâîëèëî À.Áóòëåðîâó (1828-1885) ðàçðàáîòàòü òåîðèþ õèìè÷åñêîãî ñòðîåíèÿ îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé. Èññëåäîâàíèÿ â îðãàíè÷åñêîé õèìèè XIX âåêà ñòàëè îñíîâîé ñèíòåòè÷åñêîé õèìèè, íåôòåõèìèè, áèîõèìèè, êîòîðûå äîñòèãíóò ñâîåãî àïîãåÿ â XX âåêå.  õèìèþ XIX âåêà ïðèõîäèò îñîçíàíèå òîãî, ÷òî êà÷åñòâåííîå ðàçíîîáðàçèå âåùåñòâ è èõ ñâîéñòâ ñâÿçàíî íå òîëüêî ñ ñîñòàâîì, íî è ñòðóêòóðîé ìîëåêóë, èõ ïðîñòðàíñòâåííûì ñòðîåíèåì. Íà÷èíàåò ïðîñëåæèâàòüñÿ âçàèìîñâÿçü ïîíÿòèé: ýëåìåíò, ñèñòåìà, ñòðóêòóðà, ñâîéñòâî, ôóíêöèÿ.
Êðóïíåéøåé ðåâîëþöèåé â åñòåñòâîçíàíèè XIX âåêà ñòàëî îòêðûòèå Ä.Ìåíäåëååâûì (1834-1907) ïåðèîäè÷åñêîãî çàêîíà è ïåðèîäè÷åñêîé ñèñòåìû ýëåìåíòîâ. Ñûí ó÷èòåëÿ èç ïðîâèíöèàëüíîãî ãóáåðíñêîãî ãîðîäêà Òîáîëüñêà, îí äîñòèã íåáûâàëûõ óñïåõîâ â åñòåñòâîçíàíèè, ñòàâ àâòîðîì ôóíäàìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèé ïî õèìè÷åñêîé òåõíîëîãèè, ôèçèêå, ìåòðîëîãèè, ìåòåîðîëîãèè, ñåëüñêîìó õîçÿéñòâó. Íî ìèðîâóþ èçâåñòíîñòü åìó ïðèíåñëî îòêðûòèå ïåðèîäè÷åñêîãî çàêîíà.  êà÷åñòâå îñíîâîïîëàãàþùåãî ïðèçíàêà äëÿ êëàññèôèêàöèè õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ îí ïðîáîâàë èñïîëüçîâàòü ðàçíûå êðèòåðèè: ìàññà àòîìîâ, ðåàêöèîííàÿ ñïîñîáíîñòü è äðóãèå.  êîíå÷íîì èòîãå, ïîñëå ãëóáîêèõ ðàçìûøëåíèé îí âûñòðîèë õèìè÷åñêèå ýëåìåíòû ïî èõ ñïîñîáíîñòè ó÷àñòâîâàòü â òåõ èëè èíûõ âèäàõ õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé. Âûñîêèé óðîâåíü èíòóèöèè, ãåíèàëüíîå ïðåäâèäåíèÿ è êðîïîòëèâûé òðóä ïîçâîëèëè åìó ñäåëàòü ýòî ïî èñòèíå ýïîõàëüíîå îòêðûòèå. Ïðàâèëüíîñòü åãî âûáîðà ïîëó÷èëà òåîðåòè÷åñêîå îáîñíîâàíèå ëèøü ñïóñòÿ ìíîãî ëåò, â ïåðâîé òðåòè ÕÕ âåêà, êîãäà áëàãîäàðÿ îòêðûòèÿì â îáëàñòè àòîìíîé ôèçèêè, áûëî óñòàíîâëåíî, ÷òî âûÿâëåííûé èì ïîðÿäîê ñëåäîâàíèÿ ýëåìåíòîâ ñâÿçàí ñ óñëîæíåíèåì ñòðóêòóðû àòîìîâ è îáóñëîâëåí èõ ýëåêòðîííûì ñòðîåíèåì.  ÷åñòü íåãî ìåíäåëåâèåì íàçâàí îäèí èç èñêóññòâåííî ïîëó÷åííûõ õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ, åãî èìÿ íîñèò äåéñòâóþùèé âóëêàí íà Êóðèëüñêèõ îñòðîâàõ, îäèí èç ïîäâîäíûõ õðåáòîâ Ñåâåðíîãî Ëåäîâèòîãî îêåàíà, íàó÷íîå õèìè÷åñêîå îáùåñòâî Ðîññèè è òåõíîëîãè÷åñêèé èíñòèòóò â Ìîñêâå.
Ê êîíöó XIX âåêà â ñàìîñòîÿòåëüíóþ îáëàñòü âûäåëèëàñü õèìè÷åñêàÿ òåðìîäèíàìèêà, ñôîðìèðîâàëèñü ïðåäñòàâëåíèÿ î êèíåòèêå è êàòàëèçå õèìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ. Ãîëëàíäñêèé õèìèê ß Âàíò-Ãîôô (1852-1911) â ñâîåé êíèãå «Î÷åðêè ïî õèìè÷åñêîé äèíàìèêå» ñôîðìóëèðîâàë çàêîíû, óñòàíàâëèâàþùèå çàâèñèìîñòü íàïðàâëåíèÿ õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé îò òåìïåðàòóðû. Ôðàíöóçñêèé ôèçèêî-õèìèê Ëå-Øàòåëüå (1850-1936) ñôîðìóëèðîâàë ïðèíöèï ïîäâèæíîãî ðàâíîâåñèÿ â õèìè÷åñêîì ïðîöåññå è âûÿâèë óñëîâèÿ, ïðè êîòîðûõ îíî ñìåùàåòñÿ â ñòîðîíó îáðàçîâàíèÿ öåëåâûõ ïðîäóêòîâ. Ýòî îòêðûâàëî øèðîêèå âîçìîæíîñòè â óïðàâëåíèè õèìè÷åñêèìè ïðîöåññàìè. Îáúåäèíåíèå îðãàíè÷åñêîé õèìèè ñ ó÷åíèåì î êèíåòèêå è êàòàëèçå ïîçâîëèëî â ÕÕ âåêå ïîñòàâèòü íà êà÷åñòâåííî íîâóþ îñíîâó õèìè÷åñêóþ òåõíîëîãèþ è ïðîìûøëåííûé îðãàíè÷åñêèé ñèíòåç, ðîëü êîòîðûõ â ðàçâèòèè ñîâðåìåííîé öèâèëèçàöèè òðóäíî ïåðåîöåíèòü.
XIX âåê îêàçàëñÿ ïåðåëîìíûì è äëÿ áèîëîãèè. Áëàãîäàðÿ äîñòèæåíèÿì ôèçèêè è õèìèè îíà ïåðåõîäèò ñ îïèñàòåëüíîãî óðîâíÿ íà áîëåå âûñîêèé - ìîëåêóëÿðíûé, ñâÿçàííûé ñ èçó÷åíèåì áèîõèìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ. È ýòîìó âî ìíîãîì ñïîñîáñòâîâàëî ðàçâèòèå èçìåðèòåëüíîé òåõíèêè è ìåòîäîâ ôèçèêî-õèìè÷åñêèõ èññëåäîâàíèé. Íà êà÷åñòâåííî íîâóþ ñòóïåíü ïåðåõîäèò öèòîëîãèÿ. Ì.Øëåéäåí (1804-1881), Ò.Øâàíí (1810-1882), Ð.Âèðõîâ (1821-1902) âûÿñíèëè ðàçëè÷èÿ ìåæäó æèâîòíîé è ðàñòèòåëüíîé êëåòêîé, âûÿâèëè èõ íàèâàæíåéøèå ñòðóêòóðíûå ýëåìåíòû, óñòàíîâèëè ôàêò êëåòî÷íîãî äåëåíèÿ.
 ðàáîòàõ ×.Äàðâèíà (1809-1882) è À.Óîëëåñà (1823-1913) ïîëó÷àþò äàëüíåéøåå ðàçâèòèå ýâîëþöèîííûå èäåè XYIII âåêà. Èõ îáîñíîâàíèå áûëî èçëîæåíî â êíèãå Äàðâèíà «Ïðîèñõîæäåíèå âèäîâ ïóòåì åñòåñòâåííîãî îòáîðà» (1859). Îïèðàÿñü íà ìàòåðèàëû, ïîëó÷åííûå èì â êðóãîñâåòíîì ïóòåøåñòâèè íà êîðàáëå «Áèãëü» è ïðàêòèêó ñåëåêöèîííîé ðàáîòû, îí â êà÷åñòâå êîíöåïòóàëüíûõ âûäâèãàåò èäåè èçìåí÷èâîñòè, íàñëåäñòâåííîñòè è åñòåñòâåííîãî îòáîðà. Âíåøíÿÿ ñðåäà, âîçäåéñòâóÿ íà îòäåëüíûé îðãàíèçì, ìîæåò ïðèâîäèòü ê ñëó÷àéíûì èçìåíåíèÿì. Ïîÿâëåíèå ñëó÷àéíûõ èçìåíåíèé, ïðèñïîñîáèòåëüíûõ ïðèçíàêîâ, ïåðåäà÷à èõ ïî íàñëåäñòâó è íàêîïëåíèå â ïîòîìñòâå ïðèâîäèò ê ðàçíîîáðàçèþ âíóòðè îäíîãî âèäà. Ìåíåå ïðèñïîñîáëåííûå èíäèâèäû äàþò ìåíüøåå ïîòîìñòâî è âûìèðàþò, óñòóïàÿ ìåñòî áîëåå ïðèñïîñîáëåííûì. È ïðèðîäå íåâàæíî, áóäóò ëè ýòî áîëåå ñëîæíûå èëè ìåíåå ñëîæíûå îðãàíèçìû, âàæíî, ÷òîáû îíè áûëè íàèáîëåå ïðèñïîñîáëåííûìè. Ïîÿâèâøèéñÿ ïðèçíàê ó íàèáîëåå ïðèñïîñîáëåííûõ çàêðåïëÿåòñÿ, è ïîñòåïåííî âíóòðè äàííîãî âèäà ñêëàäûâàåòñÿ íîâàÿ ðàçíîâèäíîñòü ñ íîâûì íàáîðîì ïðèçíàêîâ. Ïî ñóòè, ñëó÷àéíûå èçìåíåíèÿ íà îäíîì óðîâíå (óðîâíå èíäèâèäóàëüíîãî ðàçâèòèÿ) ïðîÿâëÿþòñÿ íà äðóãîì ñèñòåìíîì óðîâíå - óðîâíå âèäà. Ó÷åíèå î ñëó÷àéíîñòè ïðèøëî â áèîëîãèþ ïî÷òè îäíîâðåìåííî ñ ïðåäñòàâëåíèåì î åå ôóíäàìåíòàëüíîé ðîëè â òåïëîâûõ ïðîöåññàõ. Èäåÿ ýâîëþöèè áèîëîãè÷åñêèõ ñèñòåì â ñòîðîíó óñëîæíåíèÿ è âîçðàñòàþùåé óïîðÿäî÷åííîñòè ïðåäâîñõèùàëà ïîÿâëåíèå èäåé ñèíåðãåòèêè. Íî â òåîðèè Äàðâèíà èìåëîñü ñëàáîå ìåñòî, íà êîòîðîå óêàçàë ñîâðåìåííèê Äàðâèíà, èíæåíåð Ô.Äæåíêèíñ. Áûëî íåÿñíî, êàêèì îáðàçîì ñëó÷àéíûé ïðèçíàê çàêðåïëÿåòñÿ â ïîòîìñòâå, âåäü ïî âñåì ïðàâèëàì îí äîëæåí ðàññåèâàòüñÿ. Ëèøü ãåíåòèêå ÕÕ âåêà óäàëîñü ñíÿòü ýòîò âîïðîñ è ïðîÿñíèòü õàðàêòåð íàñëåäîâàíèÿ è çàêðåïëåíèÿ ïðèçíàêîâ â ïîòîìñòâå. Åå îñíîâû áûëè çàëîæåíû Ã.Ìåíäåëåì (1822-1884). Ïðè ïðîâåäåíèè îïûòîâ ïî ñêðåùèâàíèþ ðàçíûõ ñîðòîâ ãîðîõà èì áûëè óñòàíîâëåíû ýìïèðè÷åñêèå çàêîíû íàñëåäîâàíèÿ âèäîâûõ ïðèçíàêîâ:
- ïåðâîå ïîêîëåíèå ãèáðèäîâ îêàçûâàåòñÿ åäèíîîáðàçíûì è íåñåò ïðèçíàêè òîëüêî îäíîãî èç ðîäèòåëåé;
- ïðè ñêðåùèâàíèè ìåæäó ñîáîé äâóõ ïîòîìêîâ ïåðâîãî ïîêîëåíèÿ âî âòîðîì ïîêîëåíèè íàáëþäàåòñÿ ðàñùåïëåíèå ïî ôåíîòèïó (ãðå÷. phaino- ÿâëÿþ, îáíàðóæèâàþ; ñîâîêóïíîñòü âñåõ ñâîéñòâ îðãàíèçìà, ñôîðìèðîâàâøèõñÿ â ïðîöåññå åãî èíäèâèäóàëüíîãî ðàçâèòèÿ) â ñîîòíîøåíèè 3:1;
- ïðè ñêðåùèâàíèè äâóõ îðãàíèçìîâ, îòíîñÿùèõñÿ ê «÷èñòûì ëèíèÿì», íî îòëè÷àþùèõñÿ ïî äâóì è áîëåå ïàðàì àëüòåðíàòèâíûõ ïðèçíàêîâ, ñîîòâåòñòâóþùèå èì ïðèçíàêè êîìáèíèðóþòñÿ âî âñåâîçìîæíûõ ñî÷åòàíèÿõ.
Ýòè îòêðûòèÿ ïîëó÷èëè ïðèçíàíèå ëèøü ñïóñòÿ äâàäöàòü ëåò ïîñëå åãî ñìåðòè, à òåîðåòè÷åñêîå îáîñíîâàíèå - áëàãîäàðÿ ðàçâèòèþ ìîëåêóëÿðíîé áèîëîãèè âî âòîðîé ïîëîâèíå ÕÕ ñòîëåòèÿ.
Ê êîíöó XIX âåêà ïðèîáðåòàåò çàêîí÷åííûå ôîðìû êëàññè÷åñêàÿ áèîõèìèÿ, òîë÷êîì äëÿ ñòàíîâëåíèÿ êîòîðîé ïîñëóæèëî îòêðûòèå ìî÷åâèíû (1828), ðàçâèòèå îðãàíè÷åñêîé è ñèíòåòè÷åñêîé õèìèè, âûäåëåíèå è èçó÷åíèå âàæíåéøèõ áèîïîëèìåðîâ. Ñîâåðøåíñòâîâàíèå îïòèêè, ôèçè÷åñêèõ è õèìè÷åñêèõ ìåòîäîâ àíàëèçà ïîçâîëèëè âûäåëèòü âåùåñòâî íàñëåäñòâåííîñòè ÄÍÊ, ñïîñîáñòâîâàëè ðàçâèòèþ ìèêðîáèîëîãèè è áàêòåðèîëîãèè, êîòîðûå ê êîíöó XIX âåêà çàíèìàþò âåäóùèå ïîçèöèè â áèîëîãè÷åñêîé è ìåäèöèíñêîé íàóêàõ.  øåñòèäåñÿòûõ ãîäàõ XIX âåêà Ý.Ãåêêåëåì (1834-1919) áûëè çàëîæåíû îñíîâû áèîëîãè÷åñêîé ýêîëîãèè - íàóêè î âçàèìîñâÿçÿõ æèâûõ îðãàíèçìîâ ñî ñðåäîé îáèòàíèÿ.
Íî íåñìîòðÿ íà îãðîìíûå óñïåõè áèîëîãèÿ òàê è íå ñìîãëà ïîñòðîèòü åäèíîé áèîëîãè÷åñêîé êàðòèíû ìèðà. Âî ìíîãîì ýòî áûëî ñâÿçàíî ñ òåì, ÷òî îíà çàòðóäíÿëàñü îòâåòèòü íà âîïðîñ î ïðîèñõîæäåíèè æèâîãî è ïðè÷èíàõ åãî ïðèíöèïèàëüíîãî îòëè÷èÿ îò íåæèâîãî. Ó÷åíûå-ýêñïåðèìåíòàòîðû, èññëåäóÿ ñòðóêòóðó è ôóíêöèîíèðîâàíèå êëåòêè, ìåõàíèçìû åå äåëåíèÿ, ïûòàëèñü âûÿâèòü ïðè÷èíû çàðîæäåíèÿ æèâîãî, îäíàêî XIX âåêó ðåøèòü ýòó ïðîáëåìó áèîëîãè÷åñêîé íàóêè íå óäàëîñü.
Êîñìîëîãè÷åñêèå ãèïîòåçû êîíöà XIX âåêà áûëè, â ïåðâóþ î÷åðåäü, ðåçóëüòàòîì ìàòåìàòè÷åñêîãî, ôèçè÷åñêîãî è ôèëîñîôñêîãî îáîáùåíèÿ ìíîãî÷èñëåííûõ íàáëþäåíèé, íà÷èíàÿ îò ãëóáîêîé äðåâíîñòè. Ïî ìåðå ðàçâèòèÿ ìàòåìàòè÷åñêèõ îñíîâ åñòåñòâîçíàíèÿ, ñîâåðøåíñòâîâàíèÿ èçìåðèòåëüíîé àïïàðàòóðû, íàêîïëåíèÿ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ î âîçðàñòå çâåçä è çâåçäíûõ ñèñòåì, èõ ãåîìåòðè÷åñêèõ ðàçìåðàõ è ìàññàõ, ñêîðîñòÿõ äâèæåíèÿ, òåìïåðàòóðàõ, ñïåêòðàõ èçëó÷åíèÿ, ê êîíöó XIX âåêà ñôîðìèðîâàëàñü óáåæäåííîñòü â òîì, ÷òî Âñåëåííàÿ áåñêîíå÷íà â ïðîñòðàíñòâå è âðåìåíè, íåèçìåííà (ñòàöèîíàðíàÿ êîñìîëîãè÷åñêàÿ ìîäåëü) è èìååò îïðåäåëåííóþ ñòðóêòóðó. Äëÿ ïîñòðîåíèÿ òàêîé ìîäåëè áûëè èñïîëüçîâàíû ïðèíöèïû êëàññè÷åñêîé ìåõàíèêè è åâêëèäîâà ãåîìåòðèÿ. Èäåè íååâêëèäîâîé ãåîìåòðèè Í.È.Ëîáà÷åâñêîãî (1792-1856) è Á.Ðèìàíà (1826-1866), òåîðèÿ n-ìåðíûõ ïðîñòðàíñòâ (Ã.Ìèíêîâñêèé), ñòàíîâëåíèå êîòîðûõ ïðèõîäèòñÿ íà âòîðóþ ïîëîâèíó XIX âåêà, à òàêæå îòêðûòèå «ðàçáåãàíèÿ» ãàëàêòèê ñòàíóò ïîäíîæèåì äëÿ ðàçðàáîòêè â íà÷àëå ÕÕ âåêà ìîäåëè íåñòàöèîíàðíîé Âñåëåííîé.
Ê êîíöó XIX âåêà êëàññè÷åñêàÿ íàóêà ïðèíÿëà çàêîí÷åííûé âèä. Ïîëó÷èëè ñâîþ çàâåðøåííîñòü ôóíäàìåíòàëüíûå èäåè åñòåñòâîçíàíèÿ è ñîîòâåòñòâóþùèå èì ïðèíöèïû - ñîõðàíåíèÿ, îòíîñèòåëüíîñòè, íàïðàâëåííîñòè ïðîöåññîâ, ïåðèîäè÷íîñòè. Âíåäðåíèå ìàòåìàòè÷åñêèõ ìåòîäîâ è ôîðìàëèçàöèÿ èññëåäîâàíèé â åñòåñòâåííûõ íàóêàõ çàâåðøèëè ñòðîèòåëüñòâî çäàíèÿ êëàññè÷åñêîãî ðàöèîíàëèçìà. Íàóêà ïîñòàâèëà ïîñëåäíèå øòðèõè â êëàññè÷åñêîì äåòåðìèíèçìå. Ñêëàäûâàëîñü âïå÷àòëåíèå, ÷òî îíà âûïîëíèëà ñâîþ ïîçíàâàòåëüíóþ ôóíêöèþ, ðàñêðûëà âñå òàéíû Ìèðîçäàíèÿ, îòâåòèëà ïî÷òè íà âñå âîïðîñû ÷åëîâåêà è îáåñïå÷èëà åìó äîñòîéíîå ñóùåñòâîâàíèå. Êðóïíûå óñïåõè áûëè äîñòèãíóòû âî âñåõ îáëàñòÿõ åñòåñòâîçíàíèÿ  òåîðåòè÷åñêîé è ýêñïåðèìåíòàëüíîé ôèçèêå áûëè ïîñòðîåíû ìåõàíè÷åñêàÿ, òåïëîâàÿ è ýëåêòðîìàãíèòíàÿ êàðòèíû ìèðà, ðàçðàáîòàíû ñòàòèñòè÷åñêàÿ ôèçèêà è ýëåêòðîííàÿ òåîðèÿ, ïðåäëîæåíà ìîäåëü ñòðîåíèÿ àòîìà, èçìåðåíà ñêîðîñòü ñâåòà è èçó÷åíû åãî ñâîéñòâà. Ñ îòêðûòèåì ïåðèîäè÷åñêîãî çàêîíà õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ ïðèîáðåëà ñâîþ çàâåðøåííîñòü õèìèÿ. Êàçàëîñü, ÷òî åùå ÷óòü-÷óòü è îïèñàíèå ïðèðîäû ñ ïîìîùüþ ìàòåìàòèêè ïðèìåò âñåîáúåìëþùóþ ôîðìó è ìîæíî áóäåò, ñôîðìóëèðîâàâ íåñêîëüêî îñíîâîïîëàãàþùèõ àêñèîì, ïîñòðîèòü åäèíóþ íàó÷íóþ êàðòèíó ìèðà.
3. Êðèçèñ êëàññè÷åñêîé íàóêè
Îäíàêî íà ïóòè ïîñòðîåíèÿ åäèíîé åñòåñòâåííîíàó÷íîé êàðòèíû ìèðà ïîÿâèëèñü íåêîòîðûå ïðåïÿòñòâèÿ. È ñâÿçàíû îíè áûëè â ïåðâóþ î÷åðåäü ñ íàóêîé, ïîçâîëèâøåé ðàçäâèíóòü ãîðèçîíòû ïîçíàíèÿ â ìèêðî- è ìåãàìèð - îïòèêîé, è ïîÿâëåíèåì ýêñïåðèìåíòàëüíûõ ôàêòîâ, êîòîðûå êëàññè÷åñêàÿ ôèçèêà íå ìîãëà îáúÿñíèòü. Ñâåò âñåãäà áûë çàãàäêîé äëÿ íàóêè.  ïðåäñòàâëåíèÿõ XVII-XVIII âåêîâ ïîääåðæèâàëîñü äâå ãèïîòåçû î åãî ïðèðîäå: ñâåò - åñòü ïîòîê îñîáûõ ñâåòîâûõ êîðïóñêóë (Íüþòîí), è ñâåò - åñòü ïîòîê âîëí (Ãþéãåíñ). Íî òàê êàê àâòîðèòåò Íüþòîíà â òå âðåìåíà áûë íåïðåðåêàåì, ãîñïîäñòâîâàëà ïåðâàÿ ãèïîòåçà.  íà÷àëå XIX âåêà îïûòû Ò.Þíãà (1773-1829) è Î.Ôðåíåëÿ (1788-1827) ïî èíòåðôåðåíöèè è äèôðàêöèè óòâåðäèëè ïðåäñòàâëåíèÿ î âîëíîâîé ïðèðîäå ñâåòà. Òåîðåòè÷åñêîå îáîñíîâàíèå ýòà òî÷êà çðåíèÿ ïîëó÷èëà â êëàññè÷åñêîé ýëåêòðîäèíàìèêå Ìàêñâåëëà. Îäíàêî òàêèå ÿâëåíèÿ êàê èçëó÷åíèå íàãðåòûõ òåë, ôîòîýôôåêò, çàêîíîìåðíîñòè â ñïåêòðàõ àòîìîâ ìåòàëëîâ íå âïèñûâàëèñü â åå ðàìêè. Íàóêà íèêàê íå ìîãëà íàéòè òåîðåòè÷åñêîãî îáîñíîâàíèÿ ïåðèîäè÷åñêîãî çàêîíà Ä.È.Ìåíäåëååâà.  êîíöå XIX âåêà ïîòåðïåëà îêîí÷àòåëüíîå ïîðàæåíèå òåîðèÿ ìèðîâîãî ýôèðà. Ñêîðîñòü ñâåòà îêàçàëàñü ïîñòîÿííîé è íå çàâèñÿùåé íè îò ýôèðà, íè îò ñêîðîñòè äâèæåíèÿ èñòî÷íèêà.
Êëàññè÷åñêàÿ íàóêà îêàçàëàñü áåññèëüíîé â îáúÿñíåíèè ïðèðîäû ðåíòãåíîâñêèõ ëó÷åé (1895), ðàäèîàêòèâíîñòè (1896) è ýëåêòðîíà (1897). Ïðè èññëåäîâàíèè ðàäèîàêòèâíîñòè îáíàðóæèëîñü íåâûïîëíåíèå çàêîíà ñîõðàíåíèÿ ìàññû.  àñòðîíîìèè ïîÿâèëñÿ ðÿä ôàêòîâ, ïðîòèâîðå÷àùèõ ïðåäñòàâëåíèþ î ñòàöèîíàðíîñòè Âñåëåííîé. Àìåðèêàíñêèé àñòðîíîì Ï.Ëîâåëë (1855-1916), èñïîëüçóÿ ìåòîäû ñïåêòðîñêîïèè, çàìåòèë ðàçáåãàíèå ãàëàêòèê è èçìåðèë ñêîðîñòè íåêîòîðûõ èç íèõ, îäíàêî íàóêà XIX âåêà íå ñìîãëà äàòü îáúÿñíåíèÿ ýòèì ôàêòàì.
Íóæäàëñÿ â ðåâèçèè ðÿä ãíîñåîëîãè÷åñêèõ ïîçèöèé êëàññè÷åñêîé íàóêè. Êàê èçâåñòíî, îíà ðàññìàòðèâàåò ïîâåäåíèå çàêðûòûõ ñèñòåì. Íî ðàññìîòðåíèå ëþáîãî îáúåêòà èëè ñèñòåìû â îòðûâå îò èõ âçàèìîñâÿçåé ñ äðóãèìè îáúåêòàìè èëè ñèñòåìàìè âåñüìà óñëîâíî. Èññëåäóåìàÿ ñèñòåìà âñåãäà âñåãî ëèøü ÷àñòü íåêîé äðóãîé, áîëåå ñëîæíîé. Íåâçðà÷íóþ ðîëü «ïîñòîðîííåãî íàáëþäàòåëÿ» êëàññè÷åñêàÿ íàóêà îòâîäèò è ñàìîìó ýêñïåðèìåíòàòîðó. Îí, íàõîäÿñü çà ïðåäåëàìè èññëåäóåìîé èì ñèñòåìû, áåçó÷àñòíî ôèêñèðóåò, ïðîèñõîäÿùèå â íåé ñîáûòèÿ. Íî â ðåàëüíîñòè, ÿâëÿÿñü ÷àñòüþ ñëîæíîé ñèñòåìû «íàáëþäàòåëü-îáúåêò», îí ñâîèì âìåøàòåëüñòâîì áåçóñëîâíî îêàçûâàåò âëèÿíèå íà ïîñëåäíèå.
Ôèëîñîôñêèé àíàëèç ñëîæèâøåéñÿ ñèòóàöèè áûë äàí â êíèãå Â.Ëåíèíà (1870-1924) «Ìàòåðèàëèçì è ýìïèðèîêðèòèöèçì» (1909), â êîòîðîé îí îòìå÷àë, ÷òî ñóùíîñòü êðèçèñà êëàññè÷åñêîé íàóêè çàêëþ÷àåòñÿ â êðèçèñå ïîçíàíèÿ ìàòåðèè. Îí ïèøåò: «Ñóùíîñòü âåùåé èëè «ñóáñòàíöèÿ» òîæå îòíîñèòåëüíû; îíè âûðàæàþò òîëüêî óãëóáëåíèå ÷åëîâå÷åñêîãî ïîçíàíèÿ îáúåêòîâ, è åñëè â÷åðà óãëóáëåíèå ýòîãî ïîçíàíèÿ íå øëî äàëüøå àòîìà, ñåãîäíÿ - äàëüøå ýëåêòðîíà è ýôèðà, òî äèàëåêòè÷åñêèé ìàòåðèàëèçì íàñòàèâàåò íà âðåìåííîì, îòíîñèòåëüíîì, ïðèáëèçèòåëüíîì õàðàêòåðå âñåõ ýòèõ âåõ ïîçíàíèÿ ïðèðîäû ïðîãðåññèðóþùåé íàóêîé ÷åëîâåêà. Ýëåêòðîí òàêæå íåèñ÷åðïàåì, êàê è àòîì, ïðèðîäà áåñêîíå÷íà... Âñå ãðàíè â ïðèðîäå óñëîâíû, îòíîñèòåëüíû, ïîäâèæíû, âûðàæàþò ïðèáëèæåíèå íàøåãî óìà ê ïîçíàíèþ ìàòåðèè... Óì ÷åëîâå÷åñêèé îòêðûë ìíîãî äèêîâèííîãî â ïðèðîäå è îòêðîåò åùå áîëüøå, óâåëè÷èâàÿ òåì ñâîþ âëàñòü íàä íåé, íî ýòî íå çíà÷èò, ÷òîáû ïðèðîäà áûëà ñîçäàíèåì íàøåãî óìà...». È â ñàìîì äåëå, íå ïðèðîäà-ñîçäàíèå íàøåãî óìà, à òå ìîäåëè ïðèðîäû, êîòîðûå ñòðîèò ÷åëîâåê äëÿ åå îáúÿñíåíèÿ. Ñ óãëóáëåíèåì ïîçíàíèÿ îíè óñëîæíÿþòñÿ è âñå æå âåñüìà ïðèáëèæåííî îïèñûâàþò ñàìîå ïðèðîäó.
Äëÿ ðàçðåøåíèÿ êðèçèñà è èñòîëêîâàíèÿ íîâûõ ÿâëåíèé è ôàêòîâ íóæíû áûëè íîâûå ãèïîòåçû, èäåè è òåîðèè. È òàêèå èäåè ïîÿâèëèñü. Ýòî, ïðåæäå âñåãî, ãèïîòåçà Ì.Ïëàíêà (1858-1947) î êâàíòàõ, ñ ïðèíÿòèåì êîòîðîé íàñòóïèë íîâûé âèòîê â ðàçâèòèè êîðïóñêóëÿðíî-âîëíîâîãî äóàëèçìà, èäåè À.Ýéíøòåéíà (1879-1955) î ïðèðîäå ïðîñòðàíñòâà è âðåìåíè, èäåè Ý.Ðåçåðôîðäà (1871-1937) è Í.Áîðà (1885-1962) î ñòðîåíèè àòîìà. Èñõîä êðèçèñà çàâåðøèëñÿ ðîæäåíèåì îñíîâîïîëàãàþùèõ äëÿ ÕÕ âåêà ïàðàäèãì - ñïåöèàëüíîé è îáùåé òåîðèè îòíîñèòåëüíîñòè, êâàíòîâîé ìåõàíèêè è ïîñòðîåíèåì êâàíòîâî-ðåëÿòèâèñòñêîé êàðòèíû ìèðà. Ïðèíÿòèå èõ íàó÷íûì ñîîáùåñòâîì áûëî ñâÿçàíî ñ ëîìêîé ñëîæèâøèõñÿ â ðàìêàõ ìåõàíèöèçìà òðàäèöèîííûõ ñòåðåîòèïîâ ìûøëåíèÿ, ðàçðàáîòêîé íîâûõ îáðàçöîâ ìûøëåíèÿ è íîâûõ ìèðîâîççðåí÷åñêèõ ïîäõîäîâ ê îïèñàíèþ ðåàëüíîñòè.  ýòîì è çàêëþ÷àëàñü êðóïíåéøàÿ ïî ñâîèì ìàñøòàáàì ðåâîëþöèÿ â åñòåñòâîçíàíèè íà ðóáåæå XIX - XX âåêîâ.
Âåäóùèå èäåè:
- íàó÷íî-òåõíè÷åñêàÿ ðåâîëþöèÿ è ïîñòðîåíèå ìåõàíè÷åñêîé êàðòèíû ìèðà;
- ñòàíîâëåíèå êëàññè÷åñêîãî äåòåðìèíèçìà;
- âëèÿíèå óñïåõîâ ôèçèêè íà ðàçâèòèå äðóãèõ îáëàñòåé åñòåñòâîçíàíèÿ;
- ñòàíîâëåíèå òåïëîâîé è ýëåêòðîìàãíèòíîé êàðòèí ìèðà;
- âûõîä íà íîâûé óðîâåíü èññëåäîâàíèé ïî õèìèè è áèîëîãèè;
- çàâåðøåíèå êëàññè÷åñêîé íàóêè;
- ñòàíîâëåíèå ïðåäñòàâëåíèé î ôóíäàìåíòàëüíîñòè ñëó÷àéíîãî è âåðîÿòíîñòíîì õàðàêòåðå ïðè÷èííî-ñëåäñòâåííûõ îòíîøåíèé.
2.2.3 ÍÅÊËÀÑÑÈ×ÅÑÊÀß ÍÀÓÊÀ
1. Ðåëÿòèâèñòñêàÿ êàðòèíà ìèðà
Òåîðèÿ îòíîñèòåëüíîñòè èëè ðåëÿòèâèñòñêàÿ (ëàò. relativus - îòíîñèòåëüíûé) ìåõàíèêà ïåðåâåðíóëà ïðåäñòàâëåíèÿ î ïðîñòðàíñòâå, âðåìåíè, ñòðîåíèè ìàòåðèè è ñóùåñòâåííûì îáðàçîì ïîâëèÿëà íà ðàçâèòèå íàó÷íîãî ìèðîâîççðåíèÿ. Ñåãîäíÿ îíà ÿâëÿåòñÿ îáùåïðèçíàííîé òåîðèåé. Åå îòöîì ïî ïðàâó ñ÷èòàþò À.Ýéíøòåéíà (1879-1955).
 1905 ãîäó îí îïóáëèêîâàë ñòàòüþ «Ê ýëåêòðîäèíàìèêå äâèæóùèõñÿ ñðåä», èäåÿ êîòîðîé çàêëþ÷àëàñü â òîì, ÷òî ïðè îïèñàíèè ÿâëåíèé ïðèðîäû íóæíî îòêàçàòüñÿ îò íüþòîíîâñêèõ ïîíÿòèé àáñîëþòíîãî ïðîñòðàíñòâà è àáñîëþòíîãî âðåìåíè. À.Ýéíøòåéí îòêàçàëñÿ îò ãîñïîäñòâîâàâøåé â òî âðåìÿ òåîðèè ìèðîâîãî ýôèðà, âûñêàçàë è îáîñíîâàë äâà ïîñòóëàòà:
- Ñêîðîñòü ñâåòà â âàêóóìå îäèíàêîâà âî âñåõ èíåðöèàëüíûõ ñèñòåìàõ îòñ÷åòà (ÈÑÎ) è ðàâíà 108 ì/ñ.
- Çàêîíû ïðèðîäû è âûðàæàþùèå èõ óðàâíåíèÿ èíâàðèàíòíû âî âñåõ ÈÑÎ.
Ýòè ïîñòóëàòû ëåãëè â îñíîâó ñïåöèàëüíîé òåîðèè îòíîñèòåëüíîñòè (ÑÒÎ). Cïðàâåäëèâîñòè ðàäè ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî ïî÷âà äëÿ åå ðîæäåíèÿ ãîòîâèëàñü ôèçèêîé âñþ âòîðóþ ïîëîâèíó XIX âåêà. Åå ìàòåìàòè÷åñêèé àïïàðàò áûë çàëîæåí â ðàáîòàõ íåìåöêîãî ìàòåìàòèêà è ôèçèêà, Ã.Ìèíêîâñêîãî (1864-1909) è À.Ïóàíêàðå (1854-1912) - êðóïíåéøåãî ôðàíöóçñêîãî ìàòåìàòèêà, ôèçèêà è ôèëîñîôà. Çíà÷èòåëüíûé âêëàä â åå ñòàíîâëåíèå âíåñëè àìåðèêàíåö À.Ìàéêåëüñîí (1852-1931), àíãëè÷àíèí Ôèöäæåðàëüä (1851-1901) è íèäåðëàíäñêèé ôèçèê Ã.Ëîðåíòö (1853-1928). Ìàéêåëüñîí èçìåðèë ñêîðîñòü ñâåòà è äîêàçàë åå ïîñòîÿíñòâî. Îíà îêàçàëàñü ðàâíîé ~ 300 000 êì/ñ. Ýòî îãðîìíàÿ ñêîðîñòü ïî ñðàâíåíèþ ñî âñåìè íàáëþäàåìûìè â ïðèðîäå ñêîðîñòÿìè. Íàïðèìåð, ñêîðîñòü ñîâðåìåííîãî ñàìîëåòà ~ 0,5 êì/c, îðáèòàëüíàÿ ñêîðîñòü äâèæåíèÿ Çåìëè ~ 30 êì/ñ. Ôèöäæåðàëüä è Ëîðåíòö îáúÿñíèëè ðåçóëüòàòû îïûòîâ Ìàéêåëüñîíà è ïðåäëîæèëè ãèïîòåçó î ñîêðàùåíèè ëèíåéíûõ ðàçìåðîâ òåë, äâèæóùèõñÿ ñ îêîëîñâåòîâûìè ñêîðîñòÿìè. Íî ëèøü ãëóáîêàÿ èíòóèöèÿ è ïîíèìàíèå ôèçè÷åñêîé ïðèðîäû ðåàëüíîñòè, ïðèñóùèå À.Ýéíøòåéíó, ïîìîãëè åìó ñâÿçàòü ôèçèêó ñ ãåîìåòðèåé è ñôîðìèðîâàòü ïðåäñòàâëåíèÿ î ïðîñòðàíñòâå, âðåìåíè è ãðàâèòàöèè, îòëè÷íûå îò êëàññè÷åñêèõ.
 ÑÒÎ ïðîñòðàíñòâî è âðåìÿ ñâÿçàíû ÷åðåç äâèæåíèå, à ïîëîæåíèå òåëà îïèñûâàåòñÿ ÷åòûðüìÿ êîîðäèíàòàìè: x, y, z, t. Òåïåðü óæå ðå÷ü èäåò íå ïðîñòî î ïðîñòðàíñòâå èëè ïðîñòî î âðåìåíè, à î «ïðîñòðàíñòâå-âðåìåíè», êîòîðîå õàðàêòåðèçóåòñÿ âåëè÷èíîé, íàçûâàåìîé èíòåðâàëîì, è ñâÿçûâàþùåé ïðîñòðàíñòâåííûå ðàññòîÿíèÿ è ïðîìåæóòêè âðåìåíè, ðàçäåëÿþùèå äâà ñîáûòèÿ. Èíòåðâàë ÿâëÿåòñÿ èíâàðèàíòîì.
Ñâîéñòâà îáúåêòîâ (ìàññà, äëèíà) è âðåìÿ ïðîòåêàíèÿ ïðîöåññîâ çàâèñÿò îò ñêîðîñòè äâèæåíèÿ ñèñòåìû îòñ÷åòà, â êîòîðîé íàõîäèòñÿ îáúåêò èëè ïðîòåêàåò ïðîöåññ. Ñ óâåëè÷åíèåì ñêîðîñòè òåë âîçðàñòàåò èõ ìàññà, à ëèíåéíûå ðàçìåðû â íàïðàâëåíèè äâèæåíèÿ ñîêðàùàþòñÿ, çàìåäëÿåòñÿ âðåìÿ ïðîòåêàíèÿ ïðîöåññîâ (Ðèñ. 4). Îäíîâðåìåííîñòü äâóõ ñîáûòèé, ïðîòåêàþùèõ â ðàçíûõ ÈÑÎ îòíîñèòåëüíà. Èíîé, ÷åì â êëàññè÷åñêîé ìåõàíèêå âèä èìååò è çàêîí ñëîæåíèÿ ñêîðîñòåé.
Óðàâíåíèÿ ÑÒÎ, îïèñûâàþùèå äâèæåíèå òåë ñî ñêîðîñòÿìè, áëèçêèìè ê ñêîðîñòÿì ñâåòà, ñîñòàâëÿþò îñíîâó ðåëÿòèâèñòñêîé ìåõàíèêè. Ïðè ìàëûõ ñêîðîñòÿõ äâèæåíèÿ v << c, ýòè óðàâíåíèÿ ïåðåõîäÿò â óðàâíåíèÿ êëàññè÷åñêîé ìåõàíèêè.  ýòîì ïðîÿâëÿåòñÿ âàæíåéøèé ìåòîäîëîãè÷åñêèé ïðèíöèï åñòåñòâîçíàíèÿ - ïðèíöèï ñîîòâåòñòâèÿ, âûðàæàþùèé òðåáîâàíèå ïðååìñòâåííîñòè çíàíèé ïðè ïåðåõîäå îò áîëåå ñëîæíûõ ìîäåëåé ìèðà ê áîëåå ïðîñòûì.
Y
  l (ÑÒÎ) m, t (ÑÒÎ)
m, l, t (êëàññè÷åñêàÿ ìåõàíèêà)

V
Ðèñ. 4 Çàâèñèìîñòü m, l, t îò ñêîðîñòè äâèæåíèÿ òåëà â êëàññè÷åñêîé è ðåëÿòèâèñòñêîé ìåõàíèêàõ
ÑÒÎ, ðàñêðûâ âçàèìîñâÿçü ïðîñòðàíñòâà è âðåìåíè ìåæäó ñîáîé, íå ñìîãëà îòâåòèòü íà âîïðîñû î òîì, êàê ñâÿçàíû îíè ñ òåëàìè, íàõîäÿùèìèñÿ â ïðîñòðàíñòâå, è ïîëÿìè òÿãîòåíèÿ. Ïðîöåññ ïîèñêà îòâåòà íà ýòè âîïðîñû çàâåðøèëñÿ ïîñòðîåíèåì îáùåé òåîðèè îòíîñèòåëüíîñòè (ÎÒÎ). Îêàçàëîñü, ÷òî ñàìè ìàòåðèàëüíûå òåëà, èõ ðàñïðåäåëåíèå â ïðîñòðàíñòâå è äâèæåíèå ïîëíîñòüþ îïðåäåëÿþò ãåîìåòðèþ ïðîñòðàíñòâà è ñâîéñòâà âðåìåíè. Âáëèçè ìàññèâíûõ òåë ñèëîâûå ëèíèè ãðàâèòàöèîííîãî ïîëÿ èñêðèâëÿþòñÿ è ïðîñòðàíñòâî ñòàíîâèòñÿ ðèìàíîâûì. Ïðèíöèï îòíîñèòåëüíîñòè â ÎÒÎ ïðèîáðåòàåò åùå áîëåå îáùóþ ôîðìó: äâèæåíèå òåë â íåèíåðöèàëüíîé ñèñòåìå îòñ÷åòà ïîä÷èíÿåòñÿ òåì æå çàêîíàì, ÷òî è äâèæåíèå â èíåðöèàëüíîé ñèñòåìå â ïðèñóòñòâèè ãðàâèòàöèîííîãî ïîëÿ.
Áîëüøèíñòâî âûâîäîâ ÎÒÎ ïîêà íåâîçìîæíî äîñòàòî÷íî ïîëíî ïîäòâåðäèòü, èõ äîêàçàòåëüñòâî íàõîäèòñÿ ëèáî çà ïðåäåëàìè òî÷íîñòè ñîâðåìåííîé èçìåðèòåëüíîé àïïàðàòóðû, ëèáî îòíîñèòñÿ ê êîñìè÷åñêèì îáúåêòàì, êîòîðûå ïîêà íå óäàëîñü îáíàðóæèòü. Ñîâðåìåííàÿ íàóêà ñóìåëà ïîñòàâèòü ëèøü íåñêîëüêî ïîäòâåðæäàþùèõ ýêñïåðèìåíòîâ. Ïîïûòêè òåîðåòè÷åñêèõ ðàñ÷åòîâ òàêæå â ðÿäå ñëó÷àåâ äàþò ïðîòèâîðå÷èâûå ðåçóëüòàòû. Íàïðèìåð, ìîäåëüíûå ðàñ÷åòû ïîëåé òÿãîòåíèÿ äëÿ ìàòåðèàëüíîé òî÷êè è øàðà ïîêàçàëè, ÷òî ýòè òåëà ñîçäàþò âîêðóã ñåáÿ ïîëå, ýíåðãèÿ êîòîðîãî ðàâíà íóëþ.
Äëÿ òîãî, ÷òîáû ñíÿòü ýòî ïðîòèâîðå÷èå, Ýéíøòåéíó ïðèøëîñü ââåñòè äîïóùåíèå, ÷òî ãðàâèòàöèîííîå ïîëå íå èìååò ýíåðãèè â îòäåëüíîé òî÷êå ïðîñòðàíñòâà, îíà êàê áû ïðèíàäëåæèò âñåìó ïîëþ â öåëîì. Íà ñåãîäíÿøíèé äåíü íåò ñêîëüêî-íèáóäü äîñòîéíîé ãèïîòåçû, ñïîñîáíîé ïîëíîñòüþ ðàçðåøèòü ýòî ïðîòèâîðå÷èå.
 ðàìêàõ ÎÒÎ Ýéíøòåéíîì áûëà óñòàíîâëåíà ýêâèâàëåíòíîñòüìåæäó èíåðòíîé è òÿãîòåþùåé ìàññàìè, ìåæäó ìàññîé è ýíåðãèåé è ïîëó÷åíî óðàâíåíèå, ñâÿçûâàþùåå èõ:
E = mc2.
Ìàññà è ýíåðãèÿ ïðîÿâëÿþòñÿ îäíà ÷åðåç äðóãóþ. È â ýëåìåíòàðíûõ àêòàõ ïðåâðàùåíèÿ îíè ìîãóò ïåðåõîäèòü îäíà â äðóãóþ. Òàêàÿ èíòåðïðåòàöèÿ ïîçâîëÿåò îáúÿñíèòü êàæóùååñÿ íåâûïîëíåíèå çàêîíà ñîõðàíåíèÿ ìàññû ïðè ðàäèîàêòèâíîì ðàñïàäå, êîãäà ìàññà ðàñïàäàþùåéñÿ ÷àñòèöû îêàçûâàåòñÿ áîëüøåé, ÷åì ñóììà ìàññ îáðàçîâàâøèõñÿ ÷àñòèö. Î÷åâèäíî, çäåñü íåîáõîäèìî ãîâîðèòü íå î çàêîíàõ ñîõðàíåíèÿ ìàññû èëè ýíåðãèè, à î çàêîíå ñîõðàíåíèÿ ìàññû - ýíåðãèè.
Íåñìîòðÿ íà òî, ÷òî íàóêà ïîêà íå èìååò ôàêòîâ îïðîâåðãàþùèõ âûâîäû òåîðèè îòíîñèòåëüíîñòè, íåîáõîäèìî ïîíÿòü, ÷òî ýòî òîæå ôèçè÷åñêàÿ ìîäåëü, êîòîðàÿ èìååò îïðåäåëåííûå îãðàíè÷åíèÿ. Åå âûâîäû ñïðàâåäëèâû â ìàêðîìèðå. Íî ÷òî ïðîèçîéäåò, åñëè åå ïîëîæåíèÿ ïåðåíåñòè íà ìèêðîìèð? Íå ïðèäåòñÿ ëè ââîäèòü íåêóþ ôóíäàìåíòàëüíóþ äëèíó L - ñâîåîáðàçíûé êâàíò ïðîñòðàíñòâà? Åñëè ýòî îêàæåòñÿ âîçìîæíûì, òî íå ïðèäåòñÿ ëè ââîäèòü è êâàíò âðåìåíè L/c ? Ñóùåñòâîâàíèå ýòèõ êâàíòîâ ïîñòàâèò ïðåäåë äåëèìîñòè ìàòåðèè è îãðàíè÷åíèå òî÷íîñòè èçìåðåíèé ïðîñòðàíñòâåííûõ ðàçìåðîâ è âðåìåííûõ èíòåðâàëîâ.
2. Êâàíòîâî-ïîëåâàÿ êàðòèíà ìèðà
Ðàçðåøåíèå çàòðóäíåíèé êëàññè÷åñêîé ôèçèêè â îïèñàíèè ÿâëåíèé ìèêðîìèðà áûëî ñâÿçàíî ñ îñîçíàíèåì îãðàíè÷åííîñòè ïðèìåíåíèÿ åå ìîäåëåé äëÿ ýòîé îáëàñòè, íåîáõîäèìîñòè ñìåíû àêñèîìàòè÷åñêîãî àïïàðàòà è ðàçðàáîòêè íîâûõ ìåòîäîâ èññëåäîâàíèÿ. Çàâåðøèëîñü îíî ðîæäåíèåì íîâîé ìåõàíèêè - êâàíòîâîé - òåîðèè, óñòàíàâëèâàþùåé ñïîñîá îïèñàíèÿ è çàêîíû äâèæåíèÿ ìèêðî÷àñòèö âî âíåøíèõ ïîëÿõ.
Ïåðâîé âàæíîé âåõîé â åå ñòàíîâëåíèè ñòàëà êâàíòîâàÿ ãèïîòåçà Ïëàíêà-Ýéíøòåéíà: ñâåò èçëó÷àåòñÿ, ðàñïðîñòðàíÿåòñÿ è ïîãëîùàåòñÿ êâàíòàìè, ýíåðãèÿ êîòîðûõ îïðåäåëÿåòñÿ âûðàæåíèåì
E = hn,
ãäå n - ÷àñòîòà èçëó÷åíèÿ, h= 6,62*10-34 Äæ*ñ - ïîñòîÿííàÿ Ïëàíêà.
Ñî÷åòàíèå ýòîé ãèïîòåçû ñ ìåòîäàìè êëàññè÷åñêîé íàóêè ïîçâîëèëî ïîñòðîèòü íåïðîòèâîðå÷èâóþ òåîðèþ ôîòîýôôåêòà è îáúÿñíèòü çàêîíîìåðíîñòè â ñïåêòðàõ íàãðåòûõ òåë.
Âòîðûì âàæíûì ìîìåíòîì â ñòàíîâëåíèè íîâîé ôèçèêè ñòàëà òåîðèÿ àòîìà âîäîðîäà, ðàçðàáîòàííàÿ Í.Áîðîì. Ïðèíÿòàÿ â íà÷àëå âåêà ïëàíåòàðíàÿ ìîäåëü ïðåäñòàâëÿëà àòîì âîäîðîäà êàê ñèñòåìó, ñîñòîÿùóþ èç òÿæåëîãî ÿäðà è âðàùàþùåãîñÿ âîêðóã íåãî ëåãêîãî ýëåêòðîíà. Êàê èçâåñòíî èç ìåõàíèêè, ëþáàÿ ÷àñòèöà, äâèæóùàÿñÿ ïî êðóãîâîé îðáèòå, îáëàäàåò óñêîðåíèåì.  òî æå âðåìÿ, èñõîäÿ èç ýëåêòðîìàãíèòíîé òåîðèè, çàðÿä, äâèæóùèéñÿ óñêîðåííî äîëæåí èçëó÷àòü ýíåðãèþ. Èç-çà ïîòåðè ýíåðãèè ðàäèóñ åãî îðáèòû äîëæåí óìåíüøàòüñÿ, à òðàåêòîðèÿ äâèæåíèÿ èìåòü âèä ñïèðàëè. ×åðåç ïðîìåæóòîê âðåìåíè 10-9ñ ýëåêòðîí óïàäåò íà ÿäðî, è àòîì êàê ñàìîñòîÿòåëüíàÿ õèìè÷åñêàÿ åäèíèöà ïåðåñòàíåò ñóùåñòâîâàòü. Îäíàêî áîëüøèíñòâî õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ ñòàáèëüíî, áëàãîäàðÿ ÷åìó è ñóùåñòâóþò óñòîé÷èâûå íåîðãàíè÷åñêèå è îðãàíè÷åñêèå ñîåäèíåíèÿ, ïëàíåòû, ñòðîåíèÿ è ñîîðóæåíèÿ, ðàçíîîáðàçíûå áèîëîãè÷åñêèå ôîðìû è ñàì ÷åëîâåê. Êðîìå òîãî, ïðè äâèæåíèè ýëåêòðîíà ïî ñïèðàëè åãî èçëó÷åíèå äîëæíî áûëî áû èìåòü ñïëîøíîé ñïåêòð. Íàáëþäàåìûå æå â ýêñïåðèìåíòå ñïåêòðû àòîìîâ äèñêðåòíû è ïðåäñòàâëÿþò ñåðèè óçêèõ ñïåêòðàëüíûõ ëèíèé. Äëÿ ïðåîäîëåíèÿ ýòèõ ïðîòèâîðå÷èé Áîðó ïðèøëîñü ââåñòè äâà ïîñòóëàòà è ïîíÿòèÿ «ñòàöèîíàðíàÿ îðáèòà» è «ñòàöèîíàðíîå ñîñòîÿíèå», ñóùåñòâîâàíèå êîòîðûõ ïîäòâåðäèëè ïðîâåäåííûå â 1913 ãîäó îïûòû Ôðàíêà è Ãåðöà:
- Áîëüøóþ ÷àñòü âðåìåíè ýëåêòðîíû â àòîìàõ íàõîäÿòñÿ íà ñòàöèîíàðíûõ îðáèòàõ, ïðè äâèæåíèè ïî êîòîðûì îíè íå èçëó÷àþò è íå ïîãëîùàþò ýíåðãèè.
- Èçëó÷åíèå èëè ïîãëîùåíèå ïðîèñõîäèò ïðè ïåðåõîäå ýëåêòðîíà ñ îäíîé ñòàöèîíàðíîé îðáèòû íà äðóãóþ, ïðè ýòîì âûïîëíÿåòñÿ óñëîâèå:
n=(E2-E1)/h,
ãäå Å2 è Å1, ñîîòâåòñòâåííî ýíåðãèè ñòàöèîíàðíûõ ñîñòîÿíèé.
Äëÿ ïîñòðîåíèÿ íåïðîòèâîðå÷èâîé òåîðèè ñïåêòðà àòîìà âîäîðîäà äîñòàòî÷íî áûëî çíàòü çàêîíû êâàíòîâàíèÿ ýíåðãèé, ìîìåíòîâ êîëè÷åñòâà äâèæåíèÿ è ïðàâèëà, ðàçðåøàþùèå òîò èëè èíîé ïåðåõîä (ïðàâèëà îòáîðà). Îäíàêî äëÿ ïîñòðîåíèÿ òåîðèè èçëó÷åíèÿ ìíîãîýëåêòðîííûõ àòîìîâ ýòîãî îêàçàëîñü íåäîñòàòî÷íî. Íåîáõîäèìî áûëî çíàòü, êàêèå çàêîíû óïðàâëÿþò ðàñïðåäåëåíèåì ýëåêòðîíîâ ïî ýíåðãåòè÷åñêèì ñîñòîÿíèÿì. Ïîíèìàíèå ýòîãî ïðèøëî ëèøü ïîñëå îòêðûòèÿ ñïèíà ýëåêòðîíà (àíãë. spin - âðàùåíèå, ñîáñòâåííûé ìîìåíò êîëè÷åñòâà äâèæåíèÿ ìèêðî÷àñòèöû) - ñîáñòâåííîãî ìåõàíè÷åñêîãî è ìàãíèòíîãî ìîìåíòîâ è çàêîíîâ èõ êâàíòîâàíèÿ. Ýòî ïîçâîëèëî îõàðàêòåðèçîâàòü ñîñòîÿíèå ýëåêòðîíîâ â àòîìå ñ ïîìîùüþ íàáîðà êâàíòîâûõ ÷èñåë, îïðåäåëÿþùèõ âîçìîæíûå äèñêðåòíûå (êâàíòîâàííûå) çíà÷åíèÿ ýíåðãèè, îðáèòàëüíîãî è ñïèíîâûõ ìîìåíòîâ, à òàêæå íàéòè èõ ðàñïðåäåëåíèå ïî ñòàöèîíàðíûì îðáèòàì (èëè óðîâíÿì).
 1925 ãîäó øâåéöàðñêèé ôèçèê-òåîðåòèê Â.Ïàóëè (1900-1958) îáîñíîâàë ïðèíöèï: â ëþáîé êâàíòîâîé ñèñòåìå äâà èëè áîëåå ýëåêòðîíà íå ìîãóò îäíîâðåìåííî íàõîäèòüñÿ â îäíîì è òîì æå êâàíòîâîì ñîñòîÿíèè. Ýòî ôóíäàìåíòàëüíûé çàêîí ïðèðîäû, åìó ïîä÷èíÿþòñÿ âñå ÷àñòèöû ñ ïîëóöåëûì ñïèíîì, ê êîòîðûì îòíîñèòñÿ ýëåêòðîí. Ñîâìåñòíîå äåéñòâèå çàêîíà ìèíèìóìà ýíåðãèè è ïðèíöèïà Ïàóëè îïðåäåëÿåò çàêîíîìåðíîñòè çàïîëíåíèÿ ýëåêòðîííûõ îáîëî÷åê àòîìîâ, ïåðèîäè÷íîñòü èõ ñâîéñòâ, âàëåíòíîñòü è ðåàêöèîííóþ ñïîñîáíîñòü.
Ôîðìèðîâàíèå íîâûõ ïðåäñòàâëåíèé î ïðèðîäå êîðïóñêóëÿðíî - âîëíîâîãî äóàëèçìà çàâåðøèëî ïîäãîòîâèòåëüíûé ýòàï â ðàçâèòèè êâàíòîâîé ôèçèêè.  1924 ãîäó ôðàíöóç Ëóè äå Áðîéëü (1892-1987) ïðèøåë ê ìûñëè î òîì, ÷òî ñî÷åòàíèå âîëíîâûõ è êîðïóñêóëÿðíûõ ñâîéñòâ ÿâëÿåòñÿ ôóíäàìåíòàëüíûì ñâîéñòâîì ìàòåðèè è ïðèñóùå íå òîëüêî èçëó÷åíèþ (ïîëþ), íî è âåùåñòâó. Ñ ëþáûì äâèæóùèìñÿ ìàòåðèàëüíûì îáúåêòîì ìîæíî ñîïîñòàâèòü êîðïóñêóëÿðíûå õàðàêòåðèñòèêè - êîîðäèíàòû â ïðîñòðàíñòâå (ò.å. òðàåêòîðèþ), ýíåðãèþ, èìïóëüñ, è âîëíîâûå - äëèíó âîëíû èëè ÷àñòîòó. Äëÿ õàðàêòåðèñòèêè äâèæóùåãîñÿ îáúåêòà ìîãóò áûòü èñïîëüçîâàíû âûðàæåíèÿ, ñ÷èòàâøèåñÿ ðàíåå ñïðàâåäëèâûìè òîëüêî äëÿ ôîòîíà:
E = hn; ð = E/c; l = h/p = h/mv,
ãäå ð- èìïóëüñ îáúåêòà.
Åñëè ïðèìåíèòü ýòè âûðàæåíèÿ ê ëåòÿùåìó òåííèñíîìó ìÿ÷ó, òî ñîïîñòàâèìàÿ åìó äëèíà âîëíû îêàæåòñÿ ðàâíîé 4,6*10-34ì. Ïîïðîáóéòå èçìåðèòü òàêóþ äëèíó âîëíû! Íèêàêàÿ äàæå ñîâðåìåííàÿ òåõíèêà (íå ãîâîðÿ óæ î òåõíèêå äâàäöàòûõ ãîäîâ) íå ìîæåò ýòîãî ñäåëàòü. Ïîýòîìó ãèïîòåçà äå Áðîéëÿ ïîêàçàëàñü ñîâðåìåííèêàì ñóìàñøåäøåé äàæå ïî ñðàâíåíèþ ñ èäåÿìè òåîðèè îòíîñèòåëüíîñòè. Ýëåêòðîí, êîòîðûé âñå ñ÷èòàëè øàðîîáðàçíîé ìèêðî÷àñòèöåé ñ çàðÿäîì 1,6*10-19Êë, îêàçûâàåòñÿ è âîâñå íå ÷àñòèöà, à âîëíà. Îí íå èìååò îïðåäåëåííîé òðàåêòîðèè, êàê æå òîãäà ìîæíî ãîâîðèòü îá ýëåêòðîííûõ îðáèòàõ?
Ðàçðåøåíèå ýòîé ïàðàäîêñàëüíîé ñèòóàöèè ïðèâåëî Í.Áîðà ê îòêðûòèþ ïðèíöèïà äîïîëíèòåëüíîñòè:
Íè îäíà òåîðèÿ íå ìîæåò îïèñàòü îáúåêò ñòîëü èñ÷åðïûâàþùèì îáðàçîì, ÷òîáû èñêëþ÷èòü âîçìîæíîñòü àëüòåðíàòèâíûõ ïîäõîäîâ. «Íåñîâìåñòèìîñòè» ñ òî÷êè çðåíèÿ êëàññè÷åñêîé íàóêè â ðàìêàõ íåêëàññè÷åñêîé íå èñêëþ÷àþò, à äîïîëíÿþò äðóã äðóãà.
Ýòè «íåñîâìåñòèìîñòè» ïðåäñòàâëÿþò íå ðåàëèçóåìûå äðóã áåç äðóãà äâå ñòîðîíû îäíîé ìåäàëè.
 1927 ãîäó àìåðèêàíöàìè Ê. Äýâèññîíîì è Ë. Äæåðìåðîì è íåçàâèñèìî îò íèõ ñîâåòñêèì ó÷åíûì Ï.Ñ.Òàðòàêîâñêèì âîëíîâûå ñâîéñòâà ýëåêòðîíîâ áûëè îáíàðóæåíû â ýêñïåðèìåíòå ïî äèôðàêöèè ýëåêòðîíîâ íà êðèñòàëëè÷åñêèõ ñòðóêòóðàõ. Ýêñïåðèìåíòàëüíî èçìåðåííàÿ äëèíà âîëíû lý = 1,23*10-10ì ñîâïàëà ñ áîëüøîé òî÷íîñòüþ ñ ðàññ÷èòàííîé ïî ôîðìóëå äå Áðîéëÿ. Ïîçäíåå áóäóò îáíàðóæåíû âîëíîâûå ñâîéñòâà è ó äðóãèõ ìèêðî÷àñòèö.
Äàëüíåéøèå èññëåäîâàíèÿ â îáëàñòè ìèêðîìèðà ïîêàçàëè, ÷òî çàòðóäíåíèÿ Áîðà áûëè âîâñå íå ñëó÷àéíûìè. Äåëî â òîì, ÷òî îí â ñâîåé òåîðèè ïîïûòàëñÿ îáúåäèíèòü íåîáúåäèíÿåìîå: êâàíòîâàíèå ýíåðãèè è èìïóëüñà ýëåêòðîíà ñ ïðåäñòàâëåíèåì î íåì êàê íåêîåì çàðÿæåííîì øàðèêå, äâèæåíèå êîòîðîãî ïî îðáèòå ïîä÷èíÿåòñÿ çàêîíîì êëàññè÷åñêîé ìåõàíèêè. Ïîñòðîåíèå òàêîãî «êåíòàâðà» îêàçàëîñü áåñïåðñïåêòèâíûì, íî îíî ñòèìóëèðîâàëî ó÷åíûõ íà ïåðåñìîòð êëàññè÷åñêèõ ïðåäñòàâëåíèé î ôóíäàìåíòàëüíûõ ñâîéñòâàõ ìàòåðèè íà óðîâíå ìèêðîìèðà. Ìèêðî÷àñòèöû ñàìè ïî ñåáå íå ÿâëÿþòñÿ íè êîðïóñêóëàìè, íè âîëíàìè, íè èõ ñèìáèîçîì. Èõ ïðîñòî íåâîçìîæíî ïðåäñòàâèòü íàãëÿäíî. Íî ýòî íå ìåøàåò íàì èñïîëüçîâàòü óñëîâíûå ìîäåëè è ìàòåìàòè÷åñêèå àáñòðàêöèè äëÿ îáúÿñíåíèÿ èõ ñâîéñòâ - ìàññû, ñïèíà, ýíåðãèè, èìïóëüñà, âðåìåíè æèçíè è äðóãèõ. Ìèêðî÷àñòèöû èìåþò ïîòåíöèàëüíóþ ñïîñîáíîñòü ïðîÿâëÿòü êîðïóñêóëÿðíûå èëè âîëíîâûå ñâîéñòâà â çàâèñèìîñòè îò óñëîâèé íàáëþäåíèÿ. Íàáëþäàÿ èõ òðåêè â êàìåðå Âèëüñîíà, ìû ìîæåì îõàðàêòåðèçîâàòü êîðïóñêóëÿðíûå ñâîéñòâà ìèêðî÷àñòèö. Íàáëþäàÿ èõ äèôðàêöèþ íà ðàçëè÷íûõ ñòðóêòóðàõ, ìû ìîæåì îõàðàêòåðèçîâàòü èõ âîëíîâûå ñâîéñòâà.
Èñòîðè÷åñêè ïåðâîé êâàíòîâîé òåîðèåé áûëà ìàòðè÷íàÿ ìåõàíèêà íåìåöêîãî ôèçèêà Â.Ãåéçåíáåðãà (1901-1976). Íî íàèáîëåå øèðîêîå ðàñïðîñòðàíåíèå äëÿ îïèñàíèÿ ìèêðîìèðà ïîëó÷èëî óðàâíåíèå àâñòðèéöà Ý.Øðåäèíãåðà (1887-1961), êîòîðûé, èñïîëüçóÿ ãèïîòåçó äå Áðîéëÿ è ðÿä äðóãèõ ñîîòíîøåíèé, ðàçðàáîòàë âîëíîâóþ (êâàíòîâóþ) ìåõàíèêó, äîêàçàë åå èäåíòè÷íîñòü ñ ìàòðè÷íîé ìåõàíèêîé Ãåéçåíáåðãà, âûâåë äèôôåðåíöèàëüíîå óðàâíåíèå, îïèñûâàþùåå õàðàêòåð ïîâåäåíèÿ ýëåêòðîíà â àòîìå. Ïðè ýòîì åìó ïðèøëîñü ââåñòè òàê íàçûâàåìóþ âîëíîâóþ ôóíêöèþ Y = Y(x,y,z, t), ôèçè÷åñêèé ñìûñë êîòîðîé áûë èñòîëêîâàí ïîçäíåå Ì.Áîðíîì (1882-1970): êâàäðàò ìîäóëÿ âîëíîâîé ôóíêöèè IYI2 ïðîïîðöèîíàëåí ïëîòíîñòè âåðîÿòíîñòè íàõîæäåíèÿ ÷àñòèöû â äàííîé òî÷êå îáúåìà. Òî åñòü âîëíû äå Áðîéëÿ - ýòî íå âîëíû â êëàññè÷åñêîì ñìûñëå, èõ íåëüçÿ ïðåäñòàâèòü â âèäå ìåõàíè÷åñêèõ èëè ýëåêòðîìàãíèòíûõ, ýòî âîëíû âåðîÿòíîñòè. Óðàâíåíèå Øðåäèíãåðà èìååò âèä:
ÍY(x,y,z, t) = ÅY(x,y,z, t),
ãäå Í - ôóíêöèÿ, êîòîðàÿ â êâàíòîâîé ôèçèêå íàçûâàåòñÿ «îïåðàòîð» (ïðåîáðàçîâàòåëü), Å - «ñîáñòâåííîå» çíà÷åíèå ýíåðãèè ýëåêòðîíà. Âîëíîâàÿ ôóíêöèÿ ëèøü âåðîÿòíîñòíî îïèñûâàåò ïîâåäåíèå ýëåêòðîíà â àòîìå. Âìåñòî êëàññè÷åñêîé îðáèòû ýëåêòðîíà ðàññìàòðèâàåòñÿ ñâîåîáðàçíîå «ýëåêòðîííîå îáëàêî», ïëîòíîñòü êîòîðîãî â ïðîñòðàíñòâå ðàñïðåäåëÿåòñÿ ïðîïîðöèîíàëüíî IYI2. Îíà ñèììåòðè÷íà ïî îòíîøåíèþ ê ïåðåñòàíîâêå òàê íàçûâàåìûõ òîæäåñòâåííûõ ÷àñòèö. Ïðè ïåðåñòàíîâêå ÷àñòèö ñ ïîëóöåëûì ñïèíîì (ýëåêòðîíîâ, ïðîòîíîâ) îíà ìåíÿåò çíàê, òî åñòü, àñèììåòðè÷íà, ïðè ïåðåñòàíîâêå ÷àñòèö ñ öåëûì ñïèíîì îíà ñèììåòðè÷íà.
IYI2

0,59 r, A
Ðèñ.5 Ðàñïðåäåëåíèå ýëåêòðîííîé ïëîòíîñòè â àòîìå âîäîðîäà (îñíîâíîå ñîñòîÿíèå)
Âèä ðàñïðåäåëåíèÿ ýëåêòðîííîé ïëîòíîñòè çàâèñèò îò ñîñòîÿíèÿ ýëåêòðîíà.  àòîìå âîäîðîäà (â îñíîâíîì ñîñòîÿíèè) îíî èìååò âèä, ïðèâåäåííûé íà ðèñ. 5. Ìàêñèìóì ýëåêòðîííîé ïëîòíîñòè ïðèõîäèòñÿ íà îáëàñòü, ñîîòâåòñòâóþùóþ ðàäèóñó ïåðâîé áîðîâñêîé îðáèòû, à íàõîæäåíèå ýëåêòðîíà âíóòðè ñôåðû ðàäèóñîì r=0,59A (1A=10-10ì) ÿâëÿåòñÿ íàèáîëåå âåðîÿòíûì. Ó áîëåå ñëîæíûõ àòîìîâ îíî ñóùåñòâåííî îòëè÷àåòñÿ îò ïðèâåäåííîãî, à ôîðìà ýëåêòðîííîãî îáëàêà - îò ñôåðè÷åñêîé.
Âåðîÿòíîñòíàÿ òðàêòîâêà âîëíîâîé ôóíêöèè îòðàæàåò ïðèñóùèå ìèêðî÷àñòèöàì ýëåìåíòû ñëó÷àéíîãî â èõ ïîâåäåíèè. Ýòî çíà÷èò, ÷òî ïðåäñêàçàíèÿ â êâàíòîâîé ìåõàíèêå, â îòëè÷èå îò êëàññè÷åñêîé, èìåþò âåðîÿòíîñòíûé õàðàêòåð, à ñëó÷àéíîñòü ïîâåäåíèÿ ïðèñóùà íå òîëüêî êîëëåêòèâó ÷àñòèö, íî è îäíîé, îòäåëüíî âçÿòîé ÷àñòèöå.
Ýòà ñïåöèôèêà ïðîÿâëÿåòñÿ â ôóíäàìåíòàëüíîì çàêîíå, îòêðûòîì â 1927 ãîäó Ãåéçåíáåðãîì - ñîîòíîøåíèÿõ íåîïðåäåëåííîñòè, ñìûñë êîòîðûõ çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî
íåâîçìîæíî îäíîâðåìåííî ñ îäèíàêîâîé òî÷íîñòüþ îïðåäåëèòü êîîðäèíàòó è èìïóëüñ (ñêîðîñòü) èëè ýíåðãèþ è âðåìÿ âçàèìîäåéñòâèÿ ÷àñòèö:
Dp*Dx ³ h/2p ,
DÅ*Dt ³ h/2p ,
ãäå âåëè÷èíà D è îòðàæàåò íåîïðåäåëåííîñòü (ïîãðåøíîñòü) â îïðåäåëåíèè õàðàêòåðèñòèêè ìèêðî÷àñòèöû. Èñõîäÿ èç íåãî íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü, ÷òî âåëè÷èíû êîîðäèíàò è èìïóëüñîâ (èëè ýíåðãèè è âðåìåíè âçàèìîäåéñòâèÿ) ñîñðåäîòî÷åíû â íåêîòîðîé îáëàñòè çíà÷åíèé Dp è Dõ, â êîòîðîé ðàñïðåäåëåíû ïî âåðîÿòíîñòíîìó çàêîíó. Ýòî óòâåðæäåíèå èìååò åùå îäíî íàçâàíèå - ïðèíöèï íåîïðåäåëåííîñòè.
Íåñìîòðÿ íà òî, ÷òî âñå çàêîíû ìèêðîìèðà íîñÿò âåðîÿòíîñòíûé õàðàêòåð è ìîãóò áûòü ñôîðìóëèðîâàíû òîëüêî íà ÿçûêå ðàñïðåäåëåíèé, îíè î÷åíü òî÷íî ïðåäñêàçûâàþò òå÷åíèå ÿäåðíûõ ïðîöåññîâ è èõ ðåçóëüòàò.
Ðàññìàòðèâàÿ âåðîÿòíîñòíûé õàðàêòåð ïîâåäåíèÿ ìèêðî÷àñòèö, ñîâðåìåííàÿ íàóêà ïðèøëà ê âûâîäó, ÷òî èìåííî ñòàòèñòè÷åñêèå, à íå äèíàìè÷åñêèå çàêîíîìåðíîñòè ÿâëÿþòñÿ ôóíäàìåíòàëüíûìè. Ýòî çíà÷èò, ÷òî ôóíäàìåíòàëüíîñòü äèíàìè÷åñêèõ çàêîíîìåðíîñòåé ïðîÿâëÿåòñÿ òîëüêî â ðàìêàõ ìåõàíè÷åñêîé êàðòèíû ìèðà. Çàêîíû ñîõðàíåíèÿ íå îòìåíÿþò âåðîÿòíîñòíîé ïðèðîäû ïðîöåññîâ, îíè ëèøü ôîðìèðóþò óñëîâèÿ, ïðè êîòîðûõ âåðîÿòíîñòü ïðîòåêàíèÿ îïðåäåëåííûõ ïðîöåññîâ ðàâíà íóëþ. Íàïðèìåð, ñîõðàíåíèå ìàññû, èìïóëüñà, ýíåðãèè, çàðÿäà è äðóãèõ âåëè÷èí æåñòêî âûïîëíÿåòñÿ òîëüêî â çàêðûòûõ ñèñòåìàõ.  êâàíòîâîé ìåõàíèêå ÿðêîé èëëþñòðàöèåé ýòîìó ÿâëÿþòñÿ ïðàâèëà çàïðåòà äëÿ ýíåðãåòè÷åñêèõ ïåðåõîäîâ (ïðàâèëà îòáîðà). Ïðàâèëà îòáîðà è ñâîéñòâà îáúåêòîâ îïðåäåëÿþò õàðàêòåð ñïåêòðîâ â ðàäèîâîëíîâîé, îïòè÷åñêîé è ðåíòãåíîâñêîé îáëàñòÿõ øêàëû ýëåêòðîìàãíèòíûõ âîëí.
Ïðèìåíåíèå ïðèíöèïà íåîïðåäåëåííîñòè ê êâàíòîâûì ñèñòåìàì ïîçâîëèëî îáúÿñíèòü òàêèå íåîáúÿñíèìûå ñ òî÷êè çðåíèÿ êëàññè÷åñêîé ôèçèêè ÿâëåíèÿ êàê òóííåëüíûé ýôôåêò (ïðîñà÷èâàíèå a-÷àñòèö ñêâîçü ïîòåíöèàëüíûé áàðüåð) è ðÿä äðóãèõ. Áîëåå òîãî, åãî ôèëîñîôñêîå îñìûñëåíèå ïîêàçàëî, ÷òî ñëó÷àéíîñòü è íåîïðåäåëåííîñòü åñòü ôóíäàìåíòàëüíîå ñâîéñòâî ïðèðîäû è ïðèñóùå âñåìó, íà÷èíàÿ îò ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö äî îäóõîòâîðåííîé äåÿòåëüíîñòè ÷åëîâåêà.
Ãåéçåíáåðã ïåðâûì ïîñòàâèë âîïðîñ î âëèÿíèè íàáëþäàòåëÿ, ïðèáîðîâ è óñëîâèé íà ïðîèçâîäèìûé ýêñïåðèìåíò, ïîëó÷åííûå â åãî õîäå ðåçóëüòàòû è èõ èíòåðïðåòàöèþ. Åñëè êëàññè÷åñêàÿ ôèçèêà ïîíèìàåò ðîëü ýêñïåðèìåíòàòîðà êàê ñòîðîííåãî íàáëþäàòåëÿ, òî â êâàíòîâîé ìåõàíèêå îí ÿâëÿåòñÿ ñîñòàâíîé ÷àñòüþ ñèñòåìû, â êîòîðîé íàáëþäàåòñÿ ÿâëåíèå, è ïðèíöèïèàëüíî íåîòäåëèì îò îáúåêòà íàáëþäåíèÿ. Îí íå ïðîñòî «ñîçåðöàòåëü» ñîáûòèé, ïðîèñõîäÿùèõ â èññëåäóåìîé ñèñòåìå, îí èõ àêòèâíûé ó÷àñòíèê. Èñïîëüçóÿ èçìåðèòåëüíûå ïðèáîðû, îí, ïóñòü è íåçíà÷èòåëüíî, íî âìåøèâàåòñÿ â õîä ïðîòåêàþùèõ ñîáûòèé. È íå ó÷èòûâàòü ýòîãî íåëüçÿ.
 ïðîöåññå ñòàíîâëåíèÿ êâàíòîâîé ìåõàíèêè óäàëîñü óñòàíîâèòü íåêîòîðûå ôóíäàìåíòàëüíûå ïðèíöèïû, îòðàæàþùèå çàêîíîìåðíîñòè ïðèðîäû è ïðèíöèïû, ïîçâîëÿþùèå íàéòè ñîîòíîøåíèÿ ìåæäó íîâîé è ñòàðîé êàðòèíàìè ìèðà (ïðèíöèï äîïîëíèòåëüíîñòè, ïðèíöèï ñîîòâåòñòâèÿ, ïðèíöèï íåîïðåäåëåííîñòè è äð.). Êâàíòîâàÿ ìåõàíèêà ñìîãëà îáúÿñíèòü ýëåêòðîííóþ ñòðóêòóðó õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ è ñïåêòðàëüíûå çàêîíîìåðíîñòè, îáîñíîâàòü ïåðèîäè÷åñêóþ ñèñòåìó, ïîñòðîèòü òåîðèþ õèìè÷åñêîé ñâÿçè, ñòàòü áàçîé äëÿ ðàçâèòèÿ êâàíòîâîé õèìèè è ôîòîõèìèè. Ïîä åå âëèÿíèåì ñôîðìèðîâàëèñü íîâûå íàïðàâëåíèÿ ñèíòåòè÷åñêîé õèìèè, ñëîæèëèñü íîâûå ïðåäñòàâëåíèÿ î ñòðîåíèè æèçíåííî âàæíûõ áèîïîëèìåðîâ è èõ ìåòàáîëèçìå ( ïðåâðàùåíèè) â æèâûõ îðãàíèçìàõ. Îíà ïîäâåëà ê ïîíèìàíèþ ïðèíöèïèàëüíîãî îòñóòñòâèÿ àáñîëþòíîãî çíàíèÿ è âíåøíåãî àáñîëþòíîãî íàáëþäàòåëÿ, ê ïðèçíàíèþ åãî ÷àñòüþ ðàçâèâàþùåéñÿ ñèñòåìû, è ñóùåñòâåííî ïîâëèÿëà íà ïðåäñòàâëåíèå î ïðè÷èííî-ñëåäñòâåííûõ ñâÿçÿõ, çàëîæåííîå â êëàññè÷åñêîì äåòåðìèíèçìå.
Ðîæäåíèå êâàíòîâîé ìåõàíèêè áûëî ñëîæíûì è òðóäíûì. Åå ïîíÿòèÿ, ïðåäñòàâëåíèÿ è àáñòðàêöèè íåëåãêî äàâàëèñü è ñàìèì ó÷åíûì. Îá ýòîì ñâèäåòåëüñòâóþò èõ ñîáñòâåííûå ìíîãî÷èñëåííûå âîñïîìèíàíèÿ î òîì, êàê ìó÷èòåëüíî øåë ïðîöåññ ñòàíîâëåíèÿ çíàíèé, ïîèñêîâ ôèëîñîôñêèõ îáîñíîâàíèé òåîðèè è ñìåíû ìèðîâîççðåíèÿ. Ïëàíê, âûäâèíóâøèé êâàíòîâóþ ãèïîòåçó, äî êîíöà æèçíè òÿãîòèëñÿ åþ è ïûòàëñÿ èñêàòü êîìïðîìèññíûå âàðèàíòû. Ýéíøòåéí, ñîìíåâàÿñü â âåðîÿòíîñòíîì õàðàêòåðå ïîâåäåíèÿ ìèêðî÷àñòèö, óòâåðæäàë: «áîã íå èãðàåò â êîñòè», Øðåäèíãåð, ïîëó÷èâøèé ñâîå çíàìåíèòîå óðàâíåíèå, ïîíà÷àëó çàòðóäíÿëñÿ îáúÿñíèòü ôèçè÷åñêóþ ñóòü âîëíîâîé ôóíêöèè. Ãåéçåíáåðã äî ïîñëåäíèõ äíåé ïûòàëñÿ íàéòè «ìèðîâóþ ôîðìóëó» - óðàâíåíèå, èç êîòîðîãî ìîæíî ïîëó÷èòü âåñü ñïåêòð ñâîéñòâ ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö.
Âñëåä çà ðîæäåíèåì êâàíòîâîé ìåõàíèêè ïîñëåäîâàë öåëûé êàñêàä ïðèíöèïèàëüíûõ èçìåíåíèé â äðóãèõ îáëàñòÿõ åñòåñòâîçíàíèÿ, â îñíîâó êîòîðûõ áûëè çàëîæåíû íîâûå ïðåäñòàâëåíèÿ î ñòðóêòóðå ìèêðîìèðà.  õèìèè - ýòî, ïðåæäå âñåãî, êâàíòîâàÿ õèìèÿ, â áèîëîãèè - íîâûé âèòîê â ðàçâèòèè ìîëåêóëÿðíîé áèîëîãèè è ìîëåêóëÿðíîé ãåíåòèêè. Ðàçâèòèå èäåé êâàíòîâîé ìåõàíèêè ñïîñîáñòâîâàëî ïîÿâëåíèþ è ðàçâèòèþ íîâîé ýêñïåðèìåíòàëüíîé òåõíèêè è íîâûõ òåîðåòè÷åñêèõ ìåòîäîâ èññëåäîâàíèÿ ñòðîåíèÿ âåùåñòâà (ìîëåêóëÿðíàÿ, àòîìíàÿ è ÿäåðíàÿ ñïåêòðîñêîïèÿ, êâàíòîâàÿ òåîðèÿ ïðîâîäèìîñòè, íåëèíåéíàÿ îïòèêà è ò.ä.). Áëàãîäàðÿ êâàíòîâîé ìåõàíèêå íà íîâóþ ñòóïåíü ïîäíÿëàñü ÿäåðíàÿ ôèçèêà, ÷òî èìååò îãðîìíîå çíà÷åíèå äëÿ æèçíè ÷åëîâå÷åñòâà: ýòî âîçìîæíîñòè èñïîëüçîâàíèÿ ýíåðãèè ÿäðà, ïîèñêè ïóòåé ïîëó÷åíèÿ ýíåðãèè çà ñ÷åò òåðìîÿäåðíûõ ðåàêöèé. Íî ó äîñòèæåíèé êâàíòîâîé ìåõàíèêè åñòü è äðóãàÿ ñòîðîíà. Åå èññëåäîâàíèÿ íàïðÿìóþ ñïîñîáñòâîâàëè ðàçðàáîòêå ÿäåðíîãî è òåðìîÿäåðíîãî îðóæèÿ, îðóæèÿ òàêîé ðàçðóøèòåëüíîé ñèëû, êîòîðàÿ â îäèí ìîìåíò ñïîñîáíà ðàçðóøèòü ìèðîâóþ öèâèëèçàöèþ.
3. Ñòðîåíèå ìàòåðèè è ôèçèêà ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö
Ïðîáëåìà ïîèñêà «ïåðâîêèðïè÷èêîâ» Ìèðîçäàíèÿ çàíèìàëà ó÷åíûõ è ôèëîñîôîâ ñî âðåìåí àíòè÷íîñòè. Íî ïî-íàñòîÿùåìó çàíÿòüñÿ åå ðåøåíèåì îêàçàëîñü âîçìîæíûì òîëüêî â ÕÕ âåêå, êîãäà áûëè ðàçðàáîòàíû äëÿ ýòîãî ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ òåõíèêà è ìàòåìàòè÷åñêèé àïïàðàò. Ðàçâèòèå ôèçèêè ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö ïîçâîëèëî ðàçðàáîòàòü ïðîòîííî-íåéòðîííóþ òåîðèþ ñòðîåíèÿ ÿäðà àòîìà (Ä.Ä.Èâàíåíêî, Â.Ãåéçåíáåðã). ßäðî, êàê è àòîì, îêàçàëîñü ñëîæíîé ñèñòåìîé âçàèìîäåéñòâóþùèõ ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö.
Ñåãîäíÿ âûäåëÿþò ÷åòûðå óðîâíÿ îðãàíèçàöèè ìèêðîìèðà: ìîëåêóëÿðíûé, àòîìíûé, íóêëîííûé è êâàðêîâûé. Äîñòèæåíèÿ ñîâðåìåííîé ôèçèêè ïîçâîëèëè âûäåëèòü åãî ñòðóêòóðíûå ýëåìåíòû - ýëåìåíòàðíûå ÷àñòèöû. Ýëåìåíòàðíûìè íàçûâàþò òàêèå ÷àñòèöû, êîòîðûå íà ñîâðåìåííîì óðîâíå ðàçâèòèÿ íàóêè íåëüçÿ ñ÷èòàòü ñîåäèíåíèåì äðóãèõ, áîëåå ïðîñòûõ ÷àñòèö. Îäíàêî â íàñòîÿùåå âðåìÿ íåèçâåñòíî, êàêèå ÷àñòèöû â äåéñòâèòåëüíîñòè çàñëóæèâàþò íàçâàíèÿ ýëåìåíòàðíûõ, íåèçâåñòåí êðèòåðèé, ïî êîòîðîìó òó èëè èíóþ ÷àñòèöó ìîæíî îòíåñòè ê ýòîìó ñòàòóñó. Ïîýòîìó ýëåìåíòàðíûìè óñëîâíî íàçûâàþò ãðóïïó ìèêðî÷àñòèö, íå ÿâëÿþùèõñÿ àòîìàìè èëè àòîìíûìè ÿäðàìè.  ñîðîêîâûå-ïÿòèäåñÿòûå ãîäû íàøåãî âåêà áûëî îòêðûòî äîñòàòî÷íî áîëüøîå êîëè÷åñòâî ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö ïðè èññëåäîâàíèè êîñìè÷åñêèõ ëó÷åé, à çàòåì, ïî ìåðå ñòðîèòåëüñòâà óñêîðèòåëåé, è â èñêóññòâåííûõ óñëîâèÿõ. Íà ñåãîäíÿ îáíàðóæåíî íåñêîëüêî ñîòåí ÷àñòèö, íî ëèøü îêîëî 30 èç íèõ ìîæíî ñ÷èòàòü áîëåå èëè ìåíåå ñòàáèëüíûìè (èìåþùèìè âðåìÿ æèçíè ~ 10-22ñ), à èñòèííî ýëåìåíòàðíûìè åùå ìåíüøå. Ýëåìåíòàðíûå ÷àñòèöû îáðàçóþò íåêîå âçàèìîñâÿçàííîå ñîîáùåñòâî. Ñóùåñòâîâàíèå êàêîé-ëèáî îäíîé èç íèõ ñâÿçàíî ñ íàëè÷èåì äðóãèõ.
 îñíîâó êëàññèôèêàöèè ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö ïîëîæåíî íåñêîëüêî ñâîéñòâ è, ïðåæäå âñåãî: ìàññà, âðåìÿ æèçíè, ñïèí, çàðÿä. Ïî ìàññå ÷àñòèöû îáúåäèíåíû â ãðóïïû: ëåãêèå (ëåïòîíû), ñðåäíèå (ìåçîíû) è òÿæåëûå (áàðèîíû). Ñðåäíèå è òÿæåëûå ÷àñòèöû ïîëó÷èëè íàçâàíèå àäðîíîâ. Íà ñåãîäíÿøíèé äåíü èç íèõ ëèøü ëåïòîíû ñ÷èòàþòñÿ èñòèííî ýëåìåíòàðíûìè ÷àñòèöàìè, òàê êàê ïîêà íåò íè òåîðåòè÷åñêèõ, íè ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ, êîòîðûå áû ñâèäåòåëüñòâîâàëè î íàëè÷èè ó íèõ êàêîé-ëèáî òîíêîé ñòðóêòóðû. Âñå ëåïòîíû ó÷àñòâóþò â ñëàáûõ âçàèìîäåéñòâèÿõ, à ëåïòîíû, îáëàäàþùèå ýëåêòðè÷åñêèì çàðÿäîì - ê òîìó æå åùå è â ñèëüíûõ.
Ñðåäè ìèêðî÷àñòèö ñïåöèàëüíî âûäåëÿþò òå, êîòîðûå èìåþò âðåìÿ æèçíè, çíà÷èòåëüíî ìåíüøåå 10-22 ñ. Èõ íàçûâàþò ðåçîíàíñàìè. Ðàçëè÷àþò ÷àñòèöû ðåàëüíûå, òî åñòü òå, êîòîðûå ìîæíî íåïîñðåäñòâåííî çàôèêñèðîâàòü ñ ïîìîùüþ ïðèáîðîâ (êàê ïðàâèëî, îíè èìåþò áîëüøîå âðåìÿ æèçíè- ýëåêòðîí, ïðîòîí, íåéòðîí è äð.) è ÷àñòèöû âèðòóàëüíûå (âîçìîæíûå), î ñóùåñòâîâàíèè êîòîðûõ ìîæíî ñóäèòü ëèøü îïîñðåäîâàíî, ïî íåêîòîðûì èõ ïðîÿâëåíèÿì ÷åðåç êàêèå-òî âòîðè÷íûå ýôôåêòû. Ñîãëàñíî êâàíòîâîé òåîðèè ïîëÿ âñå âçàèìîäåéñòâèÿ îñóùåñòâëÿþòñÿ áëàãîäàðÿ îáìåíó âèðòóàëüíûìè ÷àñòèöàìè (íàïðèìåð, ýëåêòðîìàãíèòíûå âçàèìîäåéñòâèÿ îñóùåñòâëÿþòñÿ ñ ïîìîùüþ âèðòóàëüíûõ ôîòîíîâ, ÿäåðíûå- ñ ïîìîùüþ âèðòóàëüíûõ ãëþîíîâ è ò.ä.).  óðàâíåíèÿõ, îïèñûâàþùèõ âçàèìîäåéñòâèÿ, îíè åñòü, ýêñïåðèìåíòàëüíî æå èõ íàëè÷èå â ýòèõ âçàèìîäåéñòâèÿõ ïîêà íèêòî íå çàôèêñèðîâàë. Ïî÷òè âñå ÷àñòèöû èìåþò ñîîòâåòñòâóþùèå èì àíòè÷àñòèöû.
Ýêñïåðèìåíòû ïî ãëóáîêîìó íåóïðóãîìó (ò.å. ñ áîëüøîé îòäà÷åé èìïóëüñà) ðàññåÿíèþ ýëåêòðîíîâ íà ïðîòîíàõ, ïðîâåäåííûå â êîíöå øåñòèäåñÿòûõ ãîäîâ, ïîêàçàëè, ÷òî âíóòðè ïðîòîíîâ èìåþòñÿ îáëàñòè îòðèöàòåëüíîãî çàðÿäà. Âñêîðå ñòàëî ÿñíî, ÷òî ýòî ôóíäàìåíòàëüíûå ÷àñòèöû, èç êîòîðûõ ñîñòîÿò âñå àäðîíû. Èõ íàçâàëè êâàðêàìè. Ðàñ÷åòû ïîêàçàëè, ÷òî êâàðêè èìåþò äðîáíûé ýëåêòðè÷åñêèé çàðÿä ïî îòíîøåíèþ ê çàðÿäó ýëåêòðîíà (â êëàññè÷åñêîé ôèçèêå çàðÿä ýëåêòðîíà ñ÷èòàåòñÿ ñàìûì ìèíèìàëüíûì èç ñóùåñòâóþùèõ â ïðèðîäå). Ðàçäåë ôèçèêè, èçó÷àþùèé êâàðêè, ïîëó÷èë íàçâàíèå êâàíòîâîé õðîìîäèíàìèêè. Íà ñåãîäíÿøíèé äåíü èçâåñòíî øåñòü êâàðêîâ. Îíè êàê è ëåïòîíû ñ÷èòàþòñÿ èñòèííî ýëåìåíòàðíûìè ÷àñòèöàìè. Ôèçèêè ñ÷èòàþò, ÷òî èç ýòèõ äâóõ âèäîâ ÷àñòèö ìîæíî ïîñòðîèòü âñå îñòàëüíûå, òî åñòü ìîæíî ñ÷èòàòü èõ «ïåðâîêèðïè÷èêàìè». Îäíàêî ïîêà íèêòî íå ñóìåë çàôèêñèðîâàòü êâàðê â ñâîáîäíîì ñîñòîÿíèè. Âñå, ÷òî çíàåò î íèõ íàóêà - ðåçóëüòàò òåîðåòè÷åñêèõ ðàñ÷åòîâ è êîñâåííûõ èçìåðåíèé.
Èñõîäÿ èç çíà÷åíèÿ ñïèíà, âñå ÷àñòèöû äåëÿò íà ôåðìèîíû (â ÷åñòü Ý.Ôåðìè - îäíîãî èç ñîçäàòåëåé ÿäåðíîé è íåéòðîííîé ôèçèêè), èìåþùèå ïîëóöåëûé ñïèí, è áîçîíû (â ÷åñòü Ø.Áîçå - îäíîãî èç ñîçäàòåëåé êâàíòîâîé ñòàòèñòèêè), èìåþùèå öåëûé ñïèí.
Ê ôåðìèîíàì îòíîñèòñÿ ìíîæåñòâî ÷àñòèö, ñðåäè êîòîðûõ ýëåêòðîíû, ïðîòîíû, íåéòðîíû. Ðàñïðåäåëåíèå ôåðìèîíîâ ïîä÷èíÿåòñÿ ñòðîãîìó ïðàâèëó, êîòîðîå ïîëó÷èëî íàçâàíèå ïðèíöèïà Ïàóëè: â îäíîé êâàíòîâîé ÿ÷åéêå íå ìîãóò íàõîäèòüñÿ ÷àñòèöû, èìåþùèå îäèíàêîâûå êâàíòîâûå ñîñòîÿíèÿ. Âîçáóæäåííûå ñîñòîÿíèÿ ñèëîâûõ ïîëåé íàçûâàþò ôóíäàìåíòàëüíûìè áîçîíàìè. Òàêèõ ñîñòîÿíèé íàñ÷èòûâàåòñÿ òðèíàäöàòü.  îòëè÷èå îò ôåðìèîíîâ áîçîíû íå ïîä÷èíÿþòñÿ çàïðåòó Ïàóëè. Ýëåìåíòàðíûå áîçîíû ÿâëÿþòñÿ ïåðåíîñ÷èêàìè âñåõ âèäîâ ôóíäàìåíòàëüíûõ âçàèìîäåéñòâèé, êàæäîìó èç êîòîðûõ ñîîòâåòñòâóåò ñâîé âèä áîçîíà: ãðàâèòàöèîííîìó - ãðàâèòîí, ýëåêòðîìàãíèòíîìó - ôîòîí, ÿäåðíîìó - ãëþîí, ñëàáîìó - òÿæåëûé áîçîí.
Îäíàêî èññëåäîâàíèÿ â ýòîé îáëàñòè ñòàëêèâàþòñÿ ñ íåèìîâåðíûìè òðóäíîñòÿìè. Ôàêòè÷åñêè ïîñòàâëåí ïðåäåë ýêñïåðèìåíòàëüíûì âîçìîæíîñòÿì íàõîæäåíèÿ åùå áîëåå ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö, êîòîðûå ìîæíî ñ÷èòàòü ïåðâîêèðïè÷èêàìè. Ïîýòîìó â ñîâðåìåííîé ôèçèêå öåíòð òÿæåñòè èññëåäîâàíèé ñî ñòðóêòóðû ìàòåðèè ïåðåíîñèòñÿ íà èññëåäîâàíèå âçàèìîñâÿçåé è âçàèìîäåéñòâèé ÷àñòèö.
Èçó÷àÿ ÿâëåíèÿ ìèêðîìèðà, ôèçèêè ïûòàþòñÿ íàéòè âçàèìîñâÿçü ìåæäó ðàçíûìè âèäàìè âçàèìîäåéñòâèé è ïîñòðîèòü èõ îáúåäèíåííóþ òåîðèþ. Åùå Ýéíøòåéí ïðåäïîëàãàë âîçìîæíîñòü îáúåäèíåíèÿ ýëåêòðîìàãíèòíûõ âçàèìîäåéñòâèé ñ ãðàâèòàöèîííûìè.  ñåìèäåñÿòûõ ãîäàõ íàøåãî ñòîëåòèÿ áûëà âûñêàçàíà ãèïîòåçà, ÷òî ýëåêòðîìàãíèòíîå ïîëå ÿâëÿåòñÿ ÷àñòüþ áîëåå îáùåãî ýëåêòðîñëàáîãî ïîëÿ, ñîñòîÿùåãî èç íåñêîëüêèõ êîìïîíåíò.
Ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî íåêîòîðûå ýëåìåíòàðíûå ÷àñòèöû èçëó÷àþò è ïîãëîùàþò êâàíòû ýëåêòðîñëàáîãî ïîëÿ, è ìíîãî÷èñëåííûå îïûòû ýòî ïîäòâåðæäàþò, õîòÿ èäåÿ íå ñ÷èòàåòñÿ ïîëíîñòüþ äîêàçàííîé. Áûëè âûñêàçàíû ãèïîòåçû î òîì, ÷òî íà ðàññòîÿíèÿõ 10-18 ì ñëàáûå âçàèìîäåéñòâèÿ îáúåäèíÿþòñÿ ñ ýëåêòðîìàãíèòíûìè, à íà ðàññòîÿíèÿõ - 10-32 ì ýëåêòðîñëàáûå âçàèìîäåéñòâèÿ îáúåäèíÿþòñÿ ñ ñèëüíûìè. Ìîæåò áûòü ýòî è òàê, íî ó÷åíûå ïîêà íå óìåþò ðàáîòàòü ñî ñòîëü ìàëûìè ðàññòîÿíèÿìè.
Íîâûå ïðåäñòàâëåíèÿ î ñòðóêòóðå ìàòåðèè è îáúåäèíåíèè âçàèìîäåéñòâèé ó÷åíûå ñâÿçûâàþò ñ äèíàìè÷åñêèì (ôèçè÷åñêèì) âàêóóìîì. Ïî êëàññè÷åñêèì ïðåäñòàâëåíèÿì âàêóóì - ýòî àáñîëþòíàÿ ïóñòîòà. Íî òàêîâîé íå áûâàåò. Íå çðÿ ãîâîðÿò «ïðèðîäà íå òåðïèò ïóñòîòû». Åñëè äàæå èç ñîñóäà óäàëèòü âñå âåùåñòâî, êîòîðîå â íåì íàõîäèòñÿ, òî ïðè ýòîì âñå-òàêè íå ïîëó÷èòñÿ êëàññè÷åñêîé ïóñòîòû. Îòñóòñòâèå âåùåñòâà åùå íå îçíà÷àåò îòñóòñòâèÿ ïîëÿ. Ñîâðåìåííàÿ íàóêà òðàêòóåò âàêóóì êàê ñîñòîÿíèå ìàòåðèè ñ íàèìåíüøåé ýíåðãèåé ïðè îòñóòñòâèè âåùåñòâà (òî åñòü âàêóóì - ýòî íåâîçáóæäåííîå ñîñòîÿíèå ïîëÿ). Âñëåäñòâèå ñëó÷àéíûõ ïðîöåññîâ âîçìîæíû ñëàáûå ôëóêòóàöèè (íóëåâûå êîëåáàíèÿ) ýòîãî ñîñòîÿíèÿ. Ñîîòíîøåíèå íåîïðåäåëåííîñòåé ãîâîðèò î òîì, ÷òî íà êîðîòêîå âðåìÿ
Dt ~ h/2pDÅ
ëþáàÿ ñèñòåìà ìîæåò ïåðåéòè â ñîñòîÿíèå, îòëè÷àþùååñÿ íà DÅ ïî ýíåðãèè. Òàêèå ïåðåõîäû íàçûâàþò âèðòóàëüíûìè. Âèðòóàëüíûå ïåðåõîäû â âàêóóìå ñîîòâåòñòâóþò ðîæäåíèþ âèðòóàëüíûõ ÷àñòèö âðåìÿ æèçíè êîòîðûõ ~ 10-30 ñ. Ïðè îïðåäåëåííûõ óñëîâèÿõ îíè ñïîñîáíû ïðåâðàùàòüñÿ â ðåàëüíûå. Ðîæäåíèå âèðòóàëüíûõ ÷àñòèö èç âàêóóìà âîçìîæíî äàæå ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ. Òî åñòü ïîëå ñïîñîáíî òðàíñôîðìèðîâàòüñÿ â âåùåñòâî. Ñ äðóãîé ñòîðîíû, ìû çíàåì ïðèìåðû ïðåâðàùåíèÿ âåùåñòâà â ïîëå. Àííèãèëÿöèÿ (ëàò. annihilatio- óíè÷òîæåíèå èñ÷åçíîâåíèå) ïàð íåêîòîðûõ ýëåìåíòàðíûõ àíòè÷àñòèö ðîæäàåò êâàíòû ñèëîâûõ ïîëåé.
Äèíàìè÷åñêèé âàêóóì - ýòî ïðîñòðàíñòâî, çàïîëíåííîå ñëó÷àéíî âîçíèêàþùèìè è èñ÷åçàþùèìè âèðòóàëüíûìè ÷àñòèöàìè, ÷èñëî êîòîðûõ òîæå ñëó÷àéíî. Íàëè÷èå âèðòóàëüíûõ ÷àñòèö îêàçûâàåò âëèÿíèå íà ïîâåäåíèå ðåàëüíûõ ÷àñòèö, ïðè÷åì, ÷åì ëåã÷å ÷àñòèöà, òåì áîëüøåå çíà÷åíèå äëÿ íåå èãðàåò âàêóóì. Íàïðèìåð, â àòîìíîé ôèçèêå ýôôåêò åãî âëèÿíèÿ íåçíà÷èòåëåí. Èç-çà âçàèìîäåéñòâèÿ ñ âèðòóàëüíûìè ôîòîíàìè óðîâíè ýíåðãèè ýëåêòðîíà â àòîìå ñìåùàþòñÿ âñåãî ëèøü íà äîëè ïðîöåíòà. Íî êâàíòîâàÿ ýëåêòðîäèíàìèêà ìîæåò ýòîò ñäâèã ðàññ÷èòàòü, ïðè÷åì ðàñ÷åòíûå äàííûå íàõîäÿòñÿ â õîðîøåì ñîãëàñèè ñ ýêñïåðèìåíòîì. Âíóòðè ÿäåð àòîìîâ âëèÿíèå âèðòóàëüíûõ ÷àñòèö èãðàåò áîëåå ñóùåñòâåííóþ ðîëü. À íà óðîâíå êâàðêîâ äåéñòâèå ôèçè÷åñêîãî âàêóóìà óæå ÿâëÿåòñÿ ðåøàþùèì. Ó÷åíûå ïîëàãàþò, ÷òî íåâîçìîæíîñòü ñóùåñòâîâàíèÿ ñâîáîäíûõ êâàðêîâ, ïî âñåé âåðîÿòíîñòè, ñâÿçàíà èìåííî ñ êîëîññàëüíûìè èçìåíåíèÿìè, êîòîðûå îäèíî÷íûé êâàðê âûçûâàåò â âàêóóìå.
Íåêîòîðûå ó÷åíûå ïîëàãàþò, ÷òî ôèçè÷åñêèé âàêóóì è åñòü òà ïðàìàòåðèÿ, êîòîðàÿ â îïðåäåëåííûõ, íåèçâåñòíûõ ïîêà íàì óñëîâèÿõ, ñïîñîáíà ïîðîæäàòü ñòàáèëüíûå ýëåìåíòàðíûå ÷àñòèöû è ëåãêèå àòîìû, äàâàÿ íà÷àëî òîé ìàòåðèè, êîòîðàÿ âîñïðèíèìàåòñÿ íàøèìè îðãàíàìè ÷óâñòâ.
4. Ñîîòíîøåíèå êëàññè÷åñêîé, ðåëÿòèâèñòñêîé è êâàíòîâîé êàðòèí
Êëàññè÷åñêàÿ ìåõàíèêà îáíàðóæèëà ïðåäåëû ñâîèõ âîçìîæíîñòåé â îáúÿñíåíèè àòîìíûõ è ìîëåêóëÿðíûõ ñïåêòðîâ, ïîâåäåíèÿ òåïëîåìêîñòè òâåðäûõ òåë, äâèæåíèÿ òåë ñî ñêîðîñòÿìè, ñîèçìåðèìûìè ñî ñêîðîñòüþ ñâåòà, è äðóãèõ ÿâëåíèé. Äëÿ èõ îïèñàíèÿ áûëè ñîçäàíû íîâûå ñèñòåìû îïðåäåëåíèé, ïîíÿòèé, àêñèîì, ïîñòóëàòîâ, êîòîðûå ëåãëè â îñíîâó êâàíòîâîé è ðåëÿòèâèñòñêîé ìåõàíèê - íîâûõ ìîäåëåé îïèñàíèÿ ïðèðîäû. Ê êëàññè÷åñêèì êîíöåïòóàëüíûì ñèñòåìàì ôèçèêè ïðèñîåäèíèëèñü íåêëàññè÷åñêèå. Íî ýòî íå ïðîñòîå îáúåäèíåíèå, îíî ñâÿçàíî ñ ëîìêîé ñòàðûõ è âîçíèêíîâåíèåì íîâûõ ïðåäñòàâëåíèé î ïðîñòðàíñòâå, âðåìåíè è ïðè÷èííîñòè. Îíî èçìåíèëî îáðàç ôèçè÷åñêîé ìûñëè.  ðåçóëüòàòå ýòîãî îáúåäèíåíèÿ ïðîèçîøëà ñìåíà ïàðàäèãìû ôèçè÷åñêîé íàóêè.
Íî ýòî íå çíà÷èò, ÷òî çàêîíû êëàññè÷åñêîé ìåõàíèêè îêàçàëèñü íåñïðàâåäëèâû. Âîò ÷òî ïî ýòîìó ïîâîäó ïèøåò Â.Ãåéçåíáåðã â ñâîåé êëàññè÷åñêîé ðàáîòå «Ôèçèêà è ôèëîñîôèÿ»: «Âñþäó, ãäå ïîíÿòèÿ ìåõàíèêè Íüþòîíà ìîãóò áûòü ïðèìåíåíû äëÿ îïèñàíèÿ ïðîöåññîâ ïðèðîäû, çàêîíû, ñôîðìóëèðîâàííûå Íüþòîíîì, òàêæå ÿâëÿþòñÿ ñïðàâåäëèâûìè è íå ìîãóò áûòü óëó÷øåíû. Ýëåêòðîìàãíèòíûå æå ÿâëåíèÿ íå ìîãóò áûòü äîëæíûì îáðàçîì îïèñàíû ñ ïîìîùüþ ñèñòåìû ïîíÿòèé íüþòîíîâñêîé ìåõàíèêè. Ïîýòîìó ýêñïåðèìåíòû íàä ýëåêòðîìàãíèòíûìè ïîëÿìè è ñâåòîâûìè âîëíàìè ñîâìåñòíî ñ èõ òåîðåòè÷åñêèì àíàëèçîì, ïðîâåäåííûì Ìàêñâåëëîì, Ëîðåíöîì è Ýéíøòåéíîì, ïðèâåëè ê íîâîé çàìêíóòîé ñèñòåìå îïðåäåëåíèé, àêñèîì è ïîíÿòèé, ê ñèñòåìå, ÿâëÿþùåéñÿ òàêæå íåïðîòèâîðå÷èâîé è çàìêíóòîé, ÷òî è ñèñòåìà íüþòîíîâñêîé ìåõàíèêè, õîòÿ îíà ñóùåñòâåííî îòëè÷íà îò ñèñòåìû Íüþòîíà».
Ýòî çíà÷èò, ÷òî íå òîëüêî êëàññè÷åñêàÿ ìåõàíèêà, íî è âñÿ êëàññè÷åñêàÿ íàóêà èìååò ãðàíèöû ïðèìåíèìîñòè, â ðàìêàõ êîòîðûõ îíà áûëà è îñòàåòñÿ ïîëíîñòüþ ñïðàâåäëèâîé. Íà îñíîâå êëàññè÷åñêîé ìåõàíèêè ðàáîòàþò âñå ìàøèíû è ìåõàíèçìû, ñòðîÿòñÿ çäàíèÿ è ñîîðóæåíèÿ. Êëàññè÷åñêàÿ òåðìîäèíàìèêà ëåæèò â îñíîâå ðàáîòû òåïëîâûõ äâèãàòåëåé, êëàññè÷åñêàÿ ýëåêòðîäèíàìèêà - â îñíîâå ðàáîòû ýëåêòðè÷åñêèõ óñòàíîâîê. È ñîâñåì íè ê ÷åìó ïðè èññëåäîâàíèè ÿâëåíèé ìàêðîìèðà (íàïðèìåð, äâèæåíèÿ àâòîìîáèëÿ ïî äîðîãå èëè ðàáîòû ýëåêòðîäâèãàòåëÿ) èñïîëüçîâàòü ïðåäñòàâëåíèÿ ðåëÿòèâèñòñêîé èëè êâàíòîâîé ôèçèêè.  óñëîâèÿõ ìàêðîìèðà ýòè ýôôåêòû áóäóò íàñòîëüêî ìàëû, ÷òî ó íàñ íå íàéäåòñÿ ïðèáîðîâ, ÷òîáû èõ èçìåðèòü, è áîëåå òîãî, òàêèå ìàëûå ýôôåêòû íå ïîâëèÿþò íà õàðàêòåð äâèæåíèÿ ìàêðîòåë.
Êëàññè÷åñêàÿ ìåõàíèêà ÿâëÿåòñÿ ÷àñòíûì ñëó÷àåì äðóãèõ áîëåå ñëîæíûõ ìîäåëåé è ïðè îïðåäåëåííûõ óñëîâèÿõ ñîîòíîøåíèÿ ðåëÿòèâèñòñêîé èëè êâàíòîâîé ìåõàíèêè ïåðåõîäÿò â ñîîòíîøåíèÿ êëàññè÷åñêèå, òî åñòü íîâûå òåîðèè, ïðåòåíäóþùèå íà áîëåå øèðîêóþ îáëàñòü ïðèìåíèìîñòè, ÷åì ñòàðàÿ, âêëþ÷àþò ïîñëåäíþþ â êà÷åñòâå ïðåäåëüíîãî ñëó÷àÿ, ò.å âûïîëíÿåòñÿ ïðèíöèï ñîîòâåòñòâèÿ.
Îäíàêî è íåêëàññè÷åñêàÿ íàóêà íå ìîæåò îòâåòèòü íà ìíîæåñòâî âîïðîñîâ, ñâÿçàííûõ ñ ïðåäåëàìè ïîçíàâàåìîñòè ìèðà, åäèíñòâà ðàçíûõ òèïîâ âçàèìîäåéñòâèé, ïðåäåëîì äåëèìîñòè ìàòåðèè è ìíîãèõ äðóãèõ. Ïî ñðàâíåíèþ ñ êëàññè÷åñêîé íàóêîé îíà ðàñøèðèëà ïðåäåëû ïîçíàíèÿ, ïåðåâåëà åãî íà íîâûé, áîëåå ñëîæíûé óðîâåíü, íî, êàê è êëàññè÷åñêàÿ íàóêà, îíà îêàçàëàñü îãðàíè÷åííîé è áåññèëüíîé â ñîçäàíèè ïîäëèííî åäèíîé íàó÷íîé êàðòèíû ìèðà. Ê ñåðåäèíå ÕÕ ñòîëåòèÿ îôîðìèëèñü îòäåëüíûå åå ÷àñòè, âçàèìîñâÿçü ìåæäó êîòîðûìè ïðîñìàòðèâàëàñü ëèøü íà óðîâíå îáùåôèëîñîôñêèõ èäåé î ðàçâèòèè. Ìîùíûé âñïëåñê èíòåãðàòèâíûõ òåíäåíöèé â íàóêå, óñêîðåíèå ïðîöåññîâ ìåæäèñöèïëèíàðíîãî ñèíòåçà â ïîèñêàõ ìåõàíèçìîâ âçàèìîñâÿçè ïðèðîäû, ÷åëîâåêà è îáùåñòâà è îáùèõ çàêîíîìåðíîñòåé èõ ðàçâèòèÿ ñòàëè ïîäíîæèåì äëÿ ñòàíîâëåíèÿ ïîñòíåêëàññè÷åñêîé íàóêè, ñôîðìèðîâàâøåé íîâûå ïîçíàâàòåëüíûå ìîäåëè, â ðàìêàõ êîòîðûõ ñòàëî âîçìîæíûì îïèñàòü ìèð êàê åäèíóþ ðàçâèâàþùóþñÿ ñóïåðñèñòåìó.
5. Ïîñòíåêëàññè÷åñêàÿ íàóêà
 ïåðâîé òðåòè ÕÕ ñòîëåòèÿ ìåõàíèñòè÷åñêîå ìèðîâîççðåíèå, èñõîäÿùåå èç ïðåäñòàâëåíèé î ëèíåéíîñòè, îïðåäåëåííîñòè è îäíîçíà÷íîñòè ïðè÷èííî-ñëåäñòâåííûõ ñâÿçåé, ðåäóêöèè ëþáîãî ñëîæíîãî îáúåêòà ê ñóììå áîëåå ïðîñòûõ èñõîäíûõ ýëåìåíòîâ è âûâåäåíèÿ èç íèõ ðàçëè÷íûõ êîìáèíàöèé âñåõ ñâîéñòâ îáúåêòà, ïîòåðïåëî îêîí÷àòåëüíîå ïîðàæåíèå. Ýòî îáíàðóæèëîñü íå òîëüêî â îïèñàíèè áèîëîãè÷åñêèõ è ñîöèàëüíûõ ÿâëåíèé, íî è â ôóíäàìåíòå åñòåñòâîçíàíèÿ - ôèçèêå. Îñíîâàííàÿ íà àíòè÷íûõ òðàäèöèÿõ ïîèñêà ïåðâîêèðïè÷èêîâ Ìèðîçäàíèÿ, îíà èçó÷àëà, ãëàâíûì îáðàçîì, ñòðóêòóðó è ñâîéñòâà îáúåêòà, íàèáîëåå ñóùåñòâåííûå âçàèìîñâÿçè ìåæäó åãî îòäåëüíûìè ýëåìåíòàìè. Îäíàêî îáúåêòû ïðèðîäû íåëüçÿ ïðåäñòàâèòü â âèäå ïðîñòîé ñóììû îòäåëüíûõ ýëåìåíòîâ, îíè ãîðàçäî ñëîæíåå. Ê îïèñàíèþ èõ ïîâåäåíèÿ íå âñåãäà ïðèìåíèìû êëàññè÷åñêèå ìîäåëè è ïðåäñòàâëåíèÿ, èáî ìèð ÿâëÿåòñÿ íåäåëèìûì öåëûì, ñåòüþ îòíîøåíèé, ñåòüþ âçàèìîñâÿçàííûõ è âçàèìîîáóñëîâëåííûõ ïðîöåññîâ, êîòîðûå çàòðóäíÿåòñÿ ïîçíàòü è àäåêâàòíî îïèñàòü íå òîëüêî êëàññè÷åñêàÿ, íî è íåêëàññè÷åñêàÿ íàóêà. Áîëåå òîãî, áûëà âûÿâëåíà ìàññà ïðîòèâîðå÷èé, êîòîðûå ñ èõ òî÷êè çðåíèÿ êàæóòñÿ íåðàçðåøèìûìè. Òàê, èñïîëüçóÿ ìîäåëü çàêðûòîé ñèñòåìû, II íà÷àëî òåðìîäèíàìèêè è ïðåäñòàâëåíèÿ îá ýíòðîïèè, êëàññè÷åñêàÿ íàóêà ìîæåò îáúÿñíèòü ëèøü, êàê èç ïîðÿäêà âîçíèêàåò õàîñ, ÷åì îáóñëîâëåíû âçðûâû çâåçä, ðàçðóøåíèå ïëàíåò, ñòàðåíèå è ñìåðòü îðãàíèçìîâ, ðàñïàä öèâèëèçàöèé. Ýòà íàïðàâëåííîñòü ïðîöåññîâ ñâÿçûâàåòñÿ ñ ðîñòîì ýíòðîïèè â èçîëèðîâàííûõ ñèñòåìàõ è ñòðåìëåíèåì åå ê íåêîòîðîìó ìàêñèìóìó, ïðè êîòîðîì ñèñòåìà ïåðåõîäèò â ñîñòîÿíèå õàîñà. Íî â îêðóæàþùåì ìèðå íàðÿäó ñ ïðîöåññàìè äåãðàäàöèè èäóò è ïðîöåññû ñîçèäàíèÿ ïîðÿäêà èç õàîñà, ïðîöåññû ñâÿçàííûå ñ ñàìîïðîèçâîëüíûì óìåíüøåíèåì ýíòðîïèè. Êàê ïîëó÷àåòñÿ, ÷òî ñèñòåìà ñàìîïðîèçâîëüíî ïåðåõîäèò èç ñîñòîÿíèÿ õàîñà, íàèáîëåå âåðîÿòíîãî è âûãîäíîãî ñ ýíåðãåòè÷åñêîé òî÷êè çðåíèÿ, â ñîñòîÿíèå ïîðÿäêà, ìåíåå âåðîÿòíîãî è ìåíåå âûãîäíîãî (ñ áîëåå âûñîêîé ýíåðãèåé)? Êàê è çà ñ÷åò ÷åãî ïðîèñõîäèò åå ñàìîîðãàíèçàöèÿ (ñàìîóïîðÿäî÷åíèå)? Ðàçðàáîòàííûå êëàññè÷åñêîé è íåêëàññè÷åñêîé íàóêîé ïîçíàâàòåëüíûå ìîäåëè íå ìîãëè îòâåòèòü íà ýòè âîïðîñû.  î÷åðåäíîé ðàç åñòåñòâåííûå íàóêè îêàçàëàñü â òóïèêå, è áûëè ïîñòàâëåíû ïåðåä íåîáõîäèìîñòüþ ïåðåõîäà ê íîâûì êà÷åñòâåííûì ïðåäñòàâëåíèÿì îá îêðóæàþùåì ìèðå. Äðóãàÿ âàæíåéøàÿ ïðè÷èíà ïîèñêà íîâîãî ïîäõîäà ê åãî èçó÷åíèþ ëåæèò â îáëàñòè ñîâðåìåííîé òåõíèêè - ïðîáëåì ðàçðàáîòêè ñðåäñòâ ïîëó÷åíèÿ, õðàíåíèÿ è ïåðåäà÷è èíôîðìàöèè, ñîçäàíèÿ ðàçëè÷íûõ ñèñòåì óïðàâëåíèÿ, ðåãóëèðîâàíèÿ, ïëàíèðîâàíèÿ, èõ êîìïüþòåðíîãî îáåñïå÷åíèÿ è ò.ä.
Îòêàç îò ìåõàíèñòè÷åñêîé ìåòîäîëîãèè è ïðàêòè÷åñêèå íóæäû îáùåñòâà ïîòðåáîâàëè ïîèñêà íîâûõ êîíöåïöèé è èäåé, ó÷èòûâàþùèõ ïðèíöèïèàëüíóþ ñëîæíîñòü èññëåäóåìûõ îáúåêòîâ è îðèåíòèðîâàííûõ íà ïîçíàíèå èõ öåëîñòíîñòè è ñèñòåìíûõ êà÷åñòâ.  ÷èñëå ïåðâûõ íàó÷íûõ äèñöèïëèí, ïîñòàâèâøèõ ýòó ïðîáëåìó ñòàëè ýêîíîìèêà, áèîëîãèÿ, ïñèõîëîãèÿ è ëèíãâèñòèêà. Íî ïîäõîäû ê åå ðåøåíèþ áûëè íàéäåíû ïðè èññëåäîâàíèè ïîâåäåíèÿ ôèçè÷åñêèõ è õèìè÷åñêèõ ñèñòåì.  ïðîöåññå ðàçðåøåíèÿ ýòîé ïðîáëåìû è ñôîðìèðîâàëàñü ïîñòíåêëàññè÷åñêàÿ íàóêà. Îíà àêöåíòèðóåò âíèìàíèå íà èññëåäîâàíèè âñåé ñîâîêóïíîñòè èåðàðõèé ñèñòåì Ìèðîçäàíèÿ êàê âçàèìîñâÿçàííîé öåëîñòíîñòè èëè ñåòè âçàèìîäåéñòâóþùèõ ýëåìåíòîâ. Îáúåêò åå èññëåäîâàíèÿ - ïðîöåññðàçâèòèÿ, îáùèå ïðèíöèïû ñàìîîðãàíèçàöèè è ýâîëþöèè ñëîæíûõ ñèñòåì ðàçíîãî óðîâíÿ è ðàçíîé ïðèðîäû, îñîáåííîñòè ñìåíû èõ êà÷åñòâåííûõ ñîñòîÿíèé, ìåõàíèçìû, äèíàìèêà è ïðîñòðàíñòâåííî-âðåìåííàÿ ðàçâåðòêà ýòîãî ïðîöåññà.
Îäíàêî íà ïóòè ïîíèìàíèÿ è îïèñàíèÿ ñëîæíîãî íàóêà ñòîëêíóëàñü ñ ñóùåñòâåííûìè òðóäíîñòÿìè, êîòîðûå çàêëþ÷àëèñü â îòñóòñòâèè ïîíÿòèéíîãî àïïàðàòà, íåîáõîäèìûõ ñðåäñòâ è ìåòîäîâ èññëåäîâàíèÿ, íåðàçðàáîòàííîñòüþ ëåæàùèõ â èõ îñíîâå èñõîäíûõ ôèëîñîôñêèõ è ëîãèêî-ìåòîäîëîãè÷åñêèõ ïîëîæåíèé. È, íåñìîòðÿ íà ãðàíäèîçíûå óñïåõè â ýòîì íàïðàâëåíèè ýòè òðóäíîñòè âî ìíîãîì îñòàþòñÿ äî ñèõ ïîð íåðàçðåøåííûìè.
Ê ÷èñëó âàæíåéøèõ ïîñòíåêëàññè÷åñêèõ êîíöåïöèé, êîòîðûå íàõîäÿò ñâîå ïðèëîæåíèå ïðàêòè÷åñêè âî âñåõ îáëàñòÿõ çíàíèÿ è äåÿòåëüíîñòè, ñëåäóåò îòíåñòè òåîðèþ ñèñòåì, òåîðèþ èíôîðìàöèè, òåîðèþ ñàìîîðãàíèçàöèè è òåîðèþ óïðàâëåíèÿ. Ýòè êîíöåïöèè èìåþò âûäàþùååñÿ çíà÷åíèå äëÿ ñîâðåìåííîé òåîðèè ïîçíàíèÿ, ñîñòàâëÿþò ìåòîäîëîãè÷åñêóþ îñíîâó èíòåãðàöèè ðàçíîïðåäìåòíûõ çíàíèé â îïèñàíèè åäèíñòâà ìèðà è ñïîñîáîâ åãî ïîñòèæåíèÿ, ÿâëÿþòñÿ áàçîé äëÿ ïîíèìàíèÿ îáùíîñòè ìåõàíèçìîâ ðàçâèòèÿ ïðèðîäíûõ, ñîöèàëüíûõ è òåõíîëîãè÷åñêèõ ñèñòåì, îêàçûâàþòñÿ êðàéíå âàæíûìè äëÿ îñîçíàíèÿ íåîáõîäèìîñòè êîýâîëþöèè ïðèðîäû, îáùåñòâà è êóëüòóðû â îáåñïå÷åíèè óñòîé÷èâîãî ðàçâèòèÿ ÷åëîâå÷åñòâà.
Íîâûå ïîíÿòèÿ è òåðìèíû: ðåëÿòèâèçì, ïîñòóëàò, èíòåðâàë, êâàíò, ñòàöèîíàðíîå ñîñòîÿíèå, ïðàâèëà îòáîðà, êâàíòîâîå ÷èñëî, ñïèí, âîëíîâàÿ ôóíêöèÿ, ïëîòíîñòü âåðîÿòíîñòè, îïåðàòîð, ñîîòíîøåíèÿ íåîïðåäåëåííîñòè.
Âåäóùèå èäåè:
- çàâèñèìîñòü ñâîéñòâ îáúåêòîâ (ìàññà, ðàçìåðû) è âðåìåíè ïðîòåêàíèÿ ïðîöåññîâ îò ñêîðîñòè äâèæåíèÿ ñèñòåìû îòñ÷åòà, â êîòîðîé íàõîäèòñÿ îáúåêò èëè ïðîòåêàåò ïðîöåññ;
- âçàèìîñâÿçü òÿãîòåíèÿ è ãåîìåòðèè ïðîñòðàíñòâà;
- ýêâèâàëåíòíîñòü ìàññû è ýíåðãèè;
- ïðèíöèï äîïîëíèòåëüíîñòè êàê âàæíåéøèé ìåòîäîëîãè÷åñêèé ïðèíöèï ïîçíàíèÿ;
- âåðîÿòíîñòíîñòü ïîâåäåíèÿ õàðàêòåðíà íå òîëüêî äëÿ êîëëåêòèâà ÷àñòèö, íî è äëÿ îäíîé, îòäåëüíî âçÿòîé ýëåìåíòàðíîé ÷àñòèöû;
- âñå çàêîíû ìèêðîìèðà íîñÿò ñòàòèñòè÷åñêèé õàðàêòåð;
- ñëó÷àéíîñòü è íåîïðåäåëåííîñòü åñòü ôóíäàìåíòàëüíîå ñâîéñòâî ïðèðîäû,
- â èññëåäîâàíèè ñòðóêòóðû âåùåñòâà íàñòóïèë ïðåäåë ýêñïåðèìåíòàëüíûõ âîçìîæíîñòåé íàóêè â îáíàðóæåíèè åùå áîëåå ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö;
- ðîæäåíèå ïîñòíåêëàññè÷åñêîé íàóêè.
.
Âàø êîììåíòàðèé î êíèãå Îáðàòíî â ðàçäåë Íàóêà
|
|