CC BY
61
ЕСТЕСТВЕННО -
МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК 50
Сироткин О.С.
СИСТЕМА МИРОЗДАНИЯ КАК ФУНДАМЕНТАЛЬНАЯ ОСНОВА СОВРЕМЕННОЙ КОНЦЕПЦИИ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ
Базируясь на характере изменения массы и энергии объектов разных уровней структурной организации материи рассмотрена Система Мироздания как фундаментальная основа современной унитарной концепции естествознания.
Ключевые слова: материя, масса, энергия, поле, вещество, структура, система, Мироздание.
Воспитание правильного мировоззрения на окружающий нас Мир и устройство Мироздания - одна из важнейших компонент (задач) образования любого уровня и, в первую очередь, университетского, независимо от выбранной специализации. При этом необходимо воспитание осознанного понимания как специфических (общих - межуровневых и более частных - внутриуровневых) черт естества материальных объектов окружающей нас природы Земли (где мы обитаем), так и природы элементов, из которых состоят они и сам человек. Ведь не зря же величайшие умы человечества с древних времен пытались представить целостную модель устройства Вселенной или Мироздания.
Начиная с древних индийских моделей (Земля в виде диска на слонах и гигантской черепахе в Мировом океане), греческого (натурфилософия и атомистика) и римского мифологического устройства Мироздания, геоцентрической и гелиоцентрической моделей Солнечной системы и кончая попытками М.Ломоносова, А.Эйнштейна и других ученых построить теории строения вещества, поля, материи и т.д. человечество стремилось познать устройство Мира. Где мы живем, кто мы и как мы общаемся с окружающим нас Миром? Без ответа на эти вопросы современный человек (и тем более выпускник университета) вряд ли может считать себя homo sapiens.
Правильный и объективный ответ на эти вопросы возможен лишь
при наличии сбалансированности информации о фактическом содержании проблемы (конкретная информация: совокупность конкретных материальных фактов, раскрывающих существо явления) и теоретических обобщений, максимально точно описывающих объект исследования (гармония - баланс теории и практики). Отсутствие баланса между этими двумя компонентами неминуемо приводит к субъективизму либо в «пользу» первой, либо второй составляющих науки и, как следствие, к искажению реалий окружающего нас мира.
Однако анализ существующих реалий показывает, что большинство из применяемых сегодня на практике концепций естествознания (таких как физическая, механистическая и так далее) крайне субъективны, особенно в плане недооценки химического вещества, его превращения и химии в целом в мир Земли. Они не раскрывают целостного взгляда на Мироздание, не устанавливают иерархию вклада этих концепций в его устройство и подчас искажают реалии окружающего нас мира. И, в первую очередь, так излагаются реалии мира Земли, что, изучив их, не только трудно потом разобраться в естестве этого мира [1-8], но и фактически мы часто получаем заведомо неверную информацию.
Например, одним из наиболее распространенных заблуждений, бездумно используемым в этих концепциях в качестве аксиомы, является постулат, что все вещества состоят из атомов. Можно понять, что во времена Демокрита и Аристотеля это утверждение было прогрессивным, так как впервые закладывало взгляды о делимости тел и материи. Но к началу ХХ века (и тем более к XXI) стало уже абсолютно очевидным, что само вещество имеет уже свои уровни деления. И самое главное - сегодня понятно, что в нормальных условиях Земли с соответствующим интервалом термодинамики преобладающий на ней тип вещества (химический) не построен из индивидуальных атомов. Об этом еще говорил А.М.Бутлеров, когда в 1861 году закладывал основы химического строения вещества, а затем четко показал и П.М.Зоркий [9]. Химическое вещество построено (его химическая структура состоит) из ядер (атомных остовов) и обобществленных электронов, обеспечивающих химическую связь этих атомных остовов [10]. И это всеобщее заблуждение (что вещество состоит из отдельных атомов) может быть подтверждено реально лишь одним примером. Это случай, когда инертные одноатомные газы типа неона и аргона переходят при очень низких температурах в конденсированное состояние с образованием жидких, соответственно (-245,9 и -189,3°С) и твердых (-248,6 и -185,9°С) веществ, действительно постро-
36
енных из отдельных атомов № и Аг, связанных достаточно слабым физическим ван-дер-ваальсовым взаимодействием.
Еще более некорректной выглядит позиция ученых, пытающихся свести все многообразие явлений Природы к физическим явлениям в ущерб химическим. При этом упускается очевидный факт, что Мир Земли и его термодинамика в нормальных условиях (н.у.) - это, прежде всего, мир химических соединений (или химических веществ типа: кислорода -О2; воды - Н2О; оксидов металлов и неметаллов - минералы, земная кора и т.д.; целлюлозы - растительность; животных и человека - «композиционные» системы на основе биополимеров, получающие энергию и «строительный материал» для своего организма в процессе деструкции химических связей при переваривании пищи в желудке - «своеобразном химическом реакторе» и т.д.). Однако и сегодня, в XXI веке ответ на эти животрепещущие вопросы так и не получен. Мало того, с подачи некоторых западных ««ученых»« (Хорган, 1997) и при поддержке ряда отечественных представителей заговорили о конце науки в физике, биологии, химии и других естественных науках [11; 12]. И вот здесь уже молчать не следует, и необходимо раскрывать будущие стратегические направления развития науки [10; 13].
Результаты развития естественных наук (химии, физики, биологии, астрономии и т.д.) и естествознания в целом на пороге ХХ-ХХІ веков характеризуются особым переходным состоянием, когда накопленное эмпирическое количество научного знания все острее начинает вступать в противоречие со все более устаревающими догмами и парадигмами представлений на строение вещества и отдельных его разновидностей, материи и Мироздания в целом, сформированных ранее. То есть сегодня накопленное эмпирическое количество во многих случаях не переросло в новое качество, усугубляя проблемы совершенствования взглядов на строение и структурную организацию как отдельных материальных объектов, так и всего Мироздания в целом [10; 13]. То есть по Т.Куну эта ситуация предполагает «научную революцию», характеризующую необходимость в XXI веке смены парадигм в развитии научного знания.
Например, выше была показана несовременность и даже неграмотность общепринятой парадигмы, что ««все вещества состоят из атомов». Ведь сегодня стало понятным, что есть вещества, которые построены не из атомов: например, элементарные вещества (частицы) или сами индивидуальные атомы (атомные вещества). А еще есть более широкая гамма веществ, состоящая из молекул (ассоциаты, агрегаты и т.д.). Мало того,
37
благодаря А.М.Бутлерову, П.М.Зоркому (МГУ) и др. сегодня стало очевидным, что и любые типы химических веществ: ковалентные (молекулярные), ионные или металлические не состоят из индивидуальных атомов, а лишь из атомных ядер или атомных остовов, связанных обобществленными электронами (химической связью).
Сегодня также стало понятно, что периодическая система Д.И.Менделеева, является по сути не химической, а физической, так как она объединяет и систематизирует на основе физических (а не химических характеристик) не индивидуальные химические вещества, а индивидуальные атомы, то есть истинно физическую разновидность вещественной материи [10; 13]. Особо следует отметить уже неестественное отставание в XXI веке в понимании фундаментальной разницы между веществом химическим, физическим, биологическим и т.д. Не до конца раскрыта универсальность понятия «химическое соединение» (химическое вещество), объединяющего сегодня как гомоядерные (так называемые «простые» или «элементарные» вещества), так и гетероядерные (построенные из различных элементов) соединения, которые и являются по сути химическими веществами. В результате понятие молекулы уже потеряло свое универсальное значение (так как в структуре металлов и преимущественно ионных соединений, как теперь понятно, молекул не существует), а понятие химическое соединение так пока еще и не приобрело универсальность у научной и педагогической общественности [1; 2]. Понятно, что при этом не совершенствуются и не наполняются современным научным содержанием такие фундаментальные естественнонаучные (и уже далеко не философские) понятия естествознания как «вещество» и «материя».
Многие естественные науки (включая химию) все более перегружаются частностями, дробятся еще на более узкопрофильные научные и учебные дисциплины. Можно констатировать, что дробление научного знания приобретает лавинообразный характер, количество специальных наук приблизилось к 17 тысячам (например, только число «хсразличных химий» уже подбирается к цифре 100) [10; 13]. И поэтому сегодня в значительной мере в школе и университетах школьникам и студентам даются избыточные и часто не системные знания в ущерб необходимым и достаточным. То есть, ущербность образования сегодня на всех уровнях (от детсада до университета) связана, прежде всего, с тем, что растущему человеку не доводят необходимый минимум системных (научных) знаний о естественных закономерностях окружающего нас Мира, а перегружают ее бесконечным данными эмпирического толка. Отсюда возможна фор-
38
мулировка двух наиболее общих основных проблем развития научного знания и естествознания в целом:
• первая - в начале XXI века особую остроту в науке и образовании приобрели проблемы выработки единого универсального взгляда на Вселенную и устройство Мироздания, а также выяснения фундаментальных причин единства природы и многообразия явлений окружающего нас мира Земли и Вселенной в целом;
• вторая - все более назревающее противоречие между накапливающейся эмпирической информацией и значительной частью традиционных, но устаревающих научных парадигм.
Понимание этого определяет необходимость пересмотра целого ряда устаревших, но общепринятых «частных» естественнонаучных взглядов и парадигм и систематизации накопленных эмпирических знаний в рамках отдельных естественных дисциплин. Решение этих проблем позволит установить баланс между теоретическими основами различных концепций естествознания и накопленной в них количественной эмпирической информацией, повысив, таким образом, объективность знаний.
Решением первой проблемы как раз и должно заниматься естествознание, представляя окружающий нас Мир в виде единой системы знаний, а не просто в виде механической суммы знаний, полученной различными естественными науками и «бессвязно сложенных» в многочисленных учебниках «Концепции современного естествознания» [1-8]. Ведь очевидно, что двухуровневый взгляд на строение вещества в виде «атомномолекулярного учения» уже устарел. Эволюция взглядов на строение вещества и материи в целом лишь подтверждает этот вывод. А ему на смену неизбежно приходит сформулированная в 1998 году автором настоящей работы парадигма многоуровневой организации материи (поле и вещество), вещества (элементарное и атомное физическое, молекулярное и немолекулярное химическое, живое - биологическое и неживое косное - геологическое и т.д.) и материальных тел и объектов Мироздания [10; 13].
При этом, опираясь на закономерное изменение массы и энергии конкретных материальных объектов [10], составляющих изученный на сегодня материальный мир, предлагаемая парадигма послужила автору основой для создания Системы Мироздания (Макросистемы) в виде четырех переходящих в друг друга ультрамикро-, микро-, макро- и мегами-ров, объединяющей все их многообразие в единое целое с определением их конкретного места в данной Системе [10; 13].
Следует отметить, что несмотря на достаточно условное разделение
39
Системы Мироздания на четыре мира, строение их составляющих материальных объектов состоит из различных структурных элементов, объединяемых в единую систему своим особым типом связи, в каждом из которых действуют свои специфические законы (рис.1).
Рис. 1. Разветвленный вариант Системы Мироздания как совокупности разных уровней структурной организации материальных объектов (по О.С.Сироткину, вариант 2009)
Сегодня очевидно, что законы микромира и макромира различны. При этом при переходе друг в друга ультрамикро-, микро-, макро- и ме-гамиров, объединяющем все их многообразие в единое целое с определением их конкретного места в данной Системе и соответствующим последовательном структурном усложнении материальных объектов Мироздания периодически происходит качественный скачек или переход количества массы объекта или их родственной совокупности в новое материальное качество. Это и отдельные разновидности полей, элементарные частицы, атомные вещества, химические вещества - живые (клетка, растение, насекомое, человек, социум и т.д.) и неживые (косное - минерал, литосфера, гидросфера, атмосфера и т.д.), биосфера и планета Земля, Солнечная система, Галактика и т.д. и т.п.
Эта же система должна послужить основой и для создания современной концепции естествознания, объединяющей наиболее важные характеристики структуры и свойств материальных объектов Мироздания (Вселенной) в рамках ее современного четвертого этапа развития, названного на пороге XXI веке интегрально-дифференциальным. Имеется в виду, что он наступил после трех предыдущих: «псевдоинтегрального», аналитического - дифференциального и интегрального. Кроме того, данная многоуровневая Система Мироздания становится естественной основой для создания современной единой и универсальной классификации научного знания или наук. Она включает в себя все три традиционных классификации (естественные, гуманитарные и технические), так как каждая из них в рамках данной системы имеет свой конкретный материальный объект исследования, формирующий фундаментальную индивидуальность и отличия данной науки от других научных дисциплин. Например, поле, атом и элементарные частицы - это объект физики; химическое вещество (молекулярное и немолекулярное химическое соединение) - это объект химии; человек - это объект медицины; общество и социум - это объект гуманитариев; техника и технологии - это объект технических наук и т.д. (рис.1).
Особое место в классификации наук (кроме естествознания) занимают такие над- или междисциплинарные науки, как математика и философия. Их предметом также может быть Мироздание в целом, хотя их законы используются и в более частных случаях и материальных объектах. Первая является по существу универсальным языком формализации и моделирования реальной действительности, а вторая раскрывает наиболее общие междисциплинарные (межуровневые) законы естествознания
41
(типа закона перехода количества в качество и т.д.) и методологические приемы научного познания, в отличие от бытового, мифологического и религиозного.
Физика же, как и другие естественнонаучные дисциплины, несмотря на «научный шовинизм» отдельных ее школ, также в качестве материальных объектов, отличающих ее от химии, биологии и т.д., исследует, прежде всего, поля, элементарные и атомные частицы (вещества), специфику физических взаимодействий, структур и свойств веществ. То есть, каждая естественная наука отличается друг от друга фундаментальными отличиями в структуре (состав и тип связи) и свойствах материальных объектов (например, атом - это физика, молекула - это химия, клетка - это биология и т.д.), которые ею изучаются. При этом не ставится под сомнение тезис о плодотворности развития исследований в смежных (пограничных) областях наук (физико-химия и т.д.) при сохранении приоритета каждой из этих наук в своей фундаментальной предметной области. Однако перекос в интеграции наук крайне непродуктивен. Например, если использовать классификацию наук по Л.Ландау (естественные, неестественные и противоестественные), то к первым можно отнести химию и физику, вторым - физическую химию, а к третьим - химическую физику [10; 13]. Поэтому сегодня необходимо разумно сочетать дифференциацию отдельных естественных наук с их интеграцией друг с другом.
Особо следует отметить аспект перехода от однолинейности к раз-ветвлённости (рис. 1) в изображении классификации наук и Системы Мироздания. Такая тенденция в эволюции классификации наук касается их графического построения и выражения. Однолинейная форма [13], на первый взгляд, лучше других способна выразить процесс восхождения от низшего к высшему, от простого к сложному, а в общем случае: от абстрактного к конкретному. Так Ф.Энгельс составил иерархический ряд естественных наук: математика—механика—физика—химия—биология.
Однако в этом случае трудно показать естественное место в ней гуманитарных или общественных наук. И поэтому нелинейная классификация наук, основанная на иерархии материальных объектов Мироздания (рис.1), с точкой разветвления в химии, выглядит точнее и нагляднее. И уже третий вариант Системы Мироздания, замкнутой в виде эллипса, демонстрирующий бесконечность Вселенной представлен на рис. 2 (в виде змеи заглатывающей свой хвост). Здесь ультрамикромир, представляющий материю в виде поля, является ввиду его континуальности тем самым бесконечным пространством (голова змеи), в котором и расположе-
42
ны все остальные дискретные формы материи микро-, макро- и мегами-ров в виде частиц, тел и их совокупности в виде планет, галактик и т.д. (хвост змеи).
По мере роста массы и объема дискретных форм материи и уменьшения удельной энергии их составляющих элементов в этом ряду миров их размер и внутреннее пространство стремится к максимуму. Это в пределе неизбежно должно обеспечить наступление момента, когда их размер превратиться в бесконечность, что образно и показано на рис.2 (образ змеи, заглатывающей свой хвост), когда дискретные объекты в ряду мик-ро-, макро- и мегамиров постепенно превращаются в бесконечную форму материи ультрамикромира в виде единого пространства образуемого полем. А далее для образования исходных дискретных форм материи, то есть частиц, характеризуемых массой покоя (фермионы: лептоны, включая электроны и кварки, протоны, нейтроны, атомы и т.д.), необходимы достаточно высокие экстремальные величины энергий удерживания элементов, их составляющих.
1027м
Рис.2. Замкнутый вариант Системы Мироздания как совокупности разных уровней структурной организации материальных объектов (по О.С.Сироткину, вариант 2011 г.)
Таким образом, данная единая Макросистема естествознания представляет собой совокупность индивидуальных Систем различных уровней структурной организации материи и вещества. Она содержит в себе уже открытые системы (Периодическая система атомов, Система химических связей и соединений - СХСС [13], Солнечная система и т.д.) или те, которые с уверенностью можно предсказать, что будут открыты в буду-
43
щем (системы полей, элементарных частиц и т.д.) для каждого из материальных уровней рассмотренной Системы Мироздания. А ее прогнозирующая способность демонстрирует эффективность развития интегрально-дифференциальных подходов в совершенствовании современного естествознания.
Источники
1. Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания. М.: Высшая школа, 2003. 488 с.
2. Кубарев Ю.Г. Основы естествознания (концепции современного естествознания). Казань: КГЭУ, 2006, 164 с.
3. Клягин Н.В. Современная научная картина мира. М.: Университетская книга, Логос, 2007. 264 с.
4. Кузнецов В.И., Идлис Г.М., Гутина В.Н. Естествознание. М.: «Агар»,1996. 384 с.
5. Рузавин Г.И. Концепции современного естествознания. М.: Культура и спорт, ЮНИТИ, 1997. 287 с.
6. Горелов А.А. Концепции современного естествозания. М.: Издательство Центр, 1997. 208 с.
7. Концепции современного естествознания / под ред. В.Н.Лавриненко и В.П.Ратникова. 2-е изд., перераб. и доп. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2002. 303 с.
8. Сайфуллин Р.С., Водопьянова С.В., Сайфуллин А.Р. Достижения естественных наук. Казань: Фен, 2005. 364 с.
9. Зоркий П.М. Критический взгляд на основные понятия химии // Российский химический журнал. 1996. Т. 40. № 3. С. 5-38.
10. Сироткин О.С. Интегрально-дифференциальные основы унитарной концепции естествознания (Парадигма многоуровневой организации материи как естественная фундаментальная основа многообразия и единства природы объектов системы Мироздания). Казань: КГЭУ, 2011. 248 с.
11. Horgan J. The End of the Science. N.Y.: Broadway Books, 1997. 312 p.
12. Крылов О.В. Будет ли конец науки? // Рос. хим. журнал, 1999. Т. 43, № 6, С. 96-108.
13. Сироткин О.С. Начало единой химии (Унитарность как основа формирования индивидуальности, раскрытия уникальности и фундаментальности химической науки). Казань: Изд-во АН РТ ««Фэн», 2003. 252 с.
Зарегистрирована 11.05.2011 г.
