Контрольная работа по «Концепция современного естествознания»

2. Развитие представлений  о пространстве и времени.

2.1. Все, что существует во Вселенной, живое и неживое, имеет пространственно-временное измерение. Пространство и время не отделимы от материи, неразрывно связаны с ее движением и друг с другом, количественно и качественно бесконечны. Таким образом материя, пространство, время, движение являются основными понятиями науки.

Стремление понять окружающий мир, представить его структуру, сформулировать частные и общие законы его  существования и развития на основе изучения взаимосвязей между природными явлениями и процессами всегда было присуще человеку.

Так древние греки  создали две очные науки: геометрию, выросшую из техники землемерия, и  астрономию, вызванную к жизни  необходимостью измерять время.

Мы познаем мир прежде всего  с помощью органов чувств – естественных физических приборов человеческого организма.

Основную информацию, формирующую  наши представления об этом мире, мы получаем через органы зрения – глаза, но они иногда «обманывают» нас. При достаточно быстром движении наблюдаемых нами объектов глаза «смешивают» их изображения (на этом явлении основано кино), погруженная в воду палка кажется преломленной, а оптические иллюзии (миражи, гало и т.д.) мы принимаем за реально существующие явления.

Мир наполнен самыми разнообразными звуками, но не все из них мы воспринимаем, зато людям с различными психическими отклонениями могут слышать не существующие в данный момент звуки (слуховые галлюцинации).

В достаточной степени субъективны  и наши вкусовые ощущения, восприятие запахов (обоняние), осязание, тепловые ощущения (озноб у больного, купание закаленных людей – «моржей» - в проруби), чувство боли.

Постепенно человек научился создавать  приборы и системы для получения  объективной информации об окружающем мире.

В древности у разных народов  были различные представления о  Земле и ее форме, зависевшие от тех  природно-климатических условий, в  которых проживали эти народы. Так, индийцы представляли себе Землю  в виде плоскости, лежащей на спинах слонов, жители Вавилона – в виде горы, на западном склоне которой находится Вавилония, евреи – в виде равнины и т.д., но в любом случае считалось, что в некоем месте небесный купол соединяется с земной твердью.

Своему появлению и развитию наука о Земле – география, или землеописание, во многом обязана древним грекам, представлявшим мир в виде круглой лепешки с Грецией в центре. Гекатей Милетский (ок. 546 – 480 до н.э.) даже вычислил ее диаметр – 8000 км.

Для наших далеких предков ориентация в пространстве имела огромное значение. Порядок обеспечивал безопасность. Недаром бессмертное творение Данте начинается с рассказа о том, как он заблудился в темном лесу и начал свое путешествие только с первыми лучами Солнца в день весеннего равноденствия в полнолуние в 1300 году.

Обычно под пространством (в том числе и космическим) мы понимаем некую протяженную пустоту, в которой могут (но не обязательно) находиться какие-либо предметы. Однако между небесными телами (звездами, планетами, кометами) всегда имеется некоторое количество вещества, поэтому в науке пространство рассматривается не как вместилище материи, а как физическая сущность, обладающая конкретными свойствами и структурой.

Для определения положения в  пространстве необходимо задать три  координаты – широту, долготу и  высоту. Это означает, что пространство трехмерно. Птолемей в своем главном труде «Альмагест» уделил особое внимание размерности пространства, утверждая, что в природе не может быть более трех пространственных измерений.

Евклид построил геометрию трехмерного  пространства, известную в научном обиходе как евклидова геометрия. Для определения положения в пространстве Рене Декарт (1596-1650) ввёл прямоугольную систему координат («декартовы координаты») – x, y, z. Физический мир Декарта состоит из двух сущностей: материи (простой «протяженности, наделенной формой») и движения.

Декартово представление о флюидах, заполняющих пространство, господствовало в науке XIX и частично XX вв., оказав существенное влияние на развитие таких разделов физики, как оптика и электричество.

2.2. Исаак Ньютон (1643-1727) открыл новые свойства пространства, изучая движение перемещающихся тел. Он рассматривал пространство как субстанцию, способную динамически действовать на материальные тела. Модель пространства предложенная Ньютоном, - это модель независимо существующей субстанции, в которой могут перемещаться материальные тела и частицы света. Поэтому каждый объект обладает в пространстве определенным положением и ориентацией, а расстояние между двумя событиями точно определено, даже если эти события произошли в разные моменты времени.

После создания теории электромагнетизма  Максвелла появилась возможность  использовать оптические явления –  распространение световых сигналов – для измерения скорости движения в пространстве. Это движение можно  было определить по его перемещению относительно эфира – некоей жидкости, заполняющей пространство. Теория Максвелла предсказывала, что свет распространяется в эфире с постоянной скоростью, зависящей от «упругости» эфира. Тогда скорость света, измеренная наблюдателем, должна быть разной в зависимости от того, в каком направлении свет распространяется – по течению в эфире или против. Но опыт, проведенный в 1887 г. Альбертом Майкельсоном (1852-1931) и Эдвардом Морли (1838-1923), показал, что эффекта связанного с эфиром, нет, т.е. и нет самого эфира.

2.3. Стало ясно, что необходимо отказаться от наглядных и привычных ньютоновых представлений о пространстве и времени, и в 1905 г. Альберт Эйнштейн (1879-1955) предложил совершенно новую теорию пространства и времени – так называемую специальную теорию относительности (СТО). Основу его теории составляют два постулата: 1 – скорость света в вакууме постоянна и не зависит от движения наблюдателя или источника света; 2 – все физические явления (механические и электродинамические) происходят одинаков во всех телах, движущихся относительно друг друга прямолинейно и равномерно. Принятие этих принципов означало изменение длин и времён в соответствии с преобразованиями Лоренца для тел, движущихся со скоростями, близкими к скорости света.

Распространение волн «в чистом виде»  невозможно в пространстве с четным числом измерений. Появляются искажения, нарушающие переносимую волной структуру (информацию). В 1955 г. Математик Г. Дж. Уитроу заключил, что поскольку живым  организмам необходимы передача и обработка информации, то высшие формы жизни не могут существовать в пространствах четной размерности. Этот вывод относится к известным нам формам жизни и законам природы и не исключает существования иных миров, иной природы.

Говоря о «времени», люди употребляют это слово в самых различных смыслах. Время связано с обычной, повседневной жизнью, оно непосредственно доступно нашему сознанию, формируя наши ощущения, взгляды, язык. В житейском понимании время воспринимается как поток, переход из прошлого в будущее, переносящий наше «теперь» и «сейчас» в другой мир, оно наполнено действием в отличие от неподвижного и пустого пространства, «вместилища» событий.

Русская пословица гласит: «Время – око истории». Научная теория времени не содержит такого «психологического» восприятия времени, отвлекается от него. Понимание времени, увлекающего мир в непрерывное движение наиболее ярко выразил Гераклит (ок. 530-470  до н.э.): «В одну реку нельзя войти дважды», «Все течет, все изменяется», «Мир является совокупностью событий, а не вещей».

Первая физическая теория времени  дана в «началах» Ньютона, при  чем он ставит время первым среди  остальных понятий физики, за ним  следуют пространство, место и  движение. Это было XVII столетии, когда формировалась современная наука и когда происходило резкое разграничение точных и описательных дисциплин.

Абсолютное время – идеальная  мера длительности всех механических процессов. Как мы не наблюдаем истинно  равномерного движения из-за трения или  других причин, так и измерять время можно только приближаясь к истинному, математическому, входящему в уравнения. Абсолютное время однородно, это означает симметрию относительно сдвигов, и в частности, что точка отсчета времени, его начало не имеет значения длительность времени от этого не меняется. Тоже можно сказать и о пространственных симметриях классической механики. В пространстве нет невыделенных точек, не выделенных направлений, т.е. оно однородно и изотропно.

Ньютон не только исключил время  из своей картины Вселенной, но и  утвердил его в сознании как внешний параметр. Стало возможным рассматривать непрерывные периодические процессы равной длительности для построения модели, легко вводить метрику времени. Это позволило построить всю систему мира, подтвердить впечатляющие предсказания теории Ньютона для Вселенной. Г. Лейбниц считал время относительным, «порядком последовательностей». В других естественных науках, например в геологии, время рассматривалось совершенно иначе. Так, основоположник геологии датчанин Нильс Стенсен (1638-1686) строил пространственные отношения на основе не движения или перемещения тел в нем, а с точки зрения временной последовательности «раньше - позже». Этот подход естествен для геолога, рассматривающего историю планеты через наслоения в камне.

Ньютоново отношение к времени сохранилось и в специальной теории относительности Эйнштейна, называемой «неклассической», которая заменила пространство и время Ньютона на пространство – время Германа Минковского (1864-1909). В самом деле, с точки зрения Эйнштейна, пространственно – временной континуум – это новое средство характеристики физических явлений, используя которое «для описания событий в природе нужно применять не два, а четыре числа. Физическое пространство, постигаемое через объекты и их движения, имеет три измерения, и положение объектов характеризуется тремя числами. Момент события есть четвертое число. Каждому событию соответствует четыре числа, мир событий есть четырехмерный континуум.»

У Эйнштейна не имеет смысла деления этого мира на время и пространство, поскольку описание а событии «посредством статической картины на фоне четырехмерного пространственно-временного континуума» более удобно и объективно. Таким образом, традиция классической физики сохранна. По выражению Вернадского, теория относительности «отрицала только независимое от пространства абсолютное время, но не придавала ему никаких новых свойств – принимала его тем же изотропным, аморфным временем, каким принимал его Ньютон».

Удивительно, что то же отношение  к времени сохранилось и в  ОТО, хотя в ней свойства пространства – времени зависят от распределения тяготеющих масс. По мнению Эйнштейна, в фундаментальных зонах физики не должно быть необратимости, так как «различие между прошлым, настоящим и будущим – не более чем иллюзия, хотя и весьма навязчивая». В 60-80е годы нашего века отношение к эволюционным процессам стало меняться, мир предстал существенно нелинейным с необратимыми процессами в своей основе. Поэтому и времени в новой эволюционизирующей картине мира уготована иная роль.

Время имеет направление, т.е. наблюдаемые события происходят в определенной последовательности – от прошлого к будущему. И это качественно отличает временное измерение от пространственного, при чем для любого наблюдателя в данной точке пространства последовательность событий сохраняется. Можно сказать, что понятие «прошлое» и «будущее» в данной точке пространства есть понятие абсолютное. Для пространственных осей нет такого выделения направлений, и поворот на 180° вокруг оси, перпендикулярной линии, соединяющей два одновременных события. Переводит происходящее слева от наблюдателя события в правое. Это означает, что понятие «правое» и «левое» для одновременных событий относительны. Направленность времени тесно связана с пониманием причинности: причина должна предшествовать следствию. Это свойство времени относится к классу нерешенных проблем в физике и во всем естествознании, в дальнейшем мы убедимся, что по этой причине в науке существует множество парадоксальных ситуаций. (Горелов А.А. Концепция современного естествознания. 1997.; Грушевицкая Т.С., Садохин А.П. Концепция современного естествознания. 1997).

3. Биоэтика и поведение  человека.

3.1. Биоэтика – это учение о нравственной стороне деятельности человека в медицине и биологии. Биоэтику (или сложные поведенческие программы, присущие животному миру) следует рассматривать как естественное обоснование человеческой морали. Ведь много признаков, присущих человеку, генетически обусловлено. И только часть человеческих черт обусловлена воспитанием, образованием и другими факторами внешней среды обитания. Поэтому суть эволюции составляет процесс передачи генов от поколения к поколению. Все человеческие действия - это его поведение. Хронометрия человеческого поведения показывает, в какой значительной степени биологично все наше поведение.

С помощью биоэтики можно ответить на вопрос о происхождении таких важнейших проявлений человеческого разума, как мораль и этика. Отвечая на этот вопрос, следует учитывать, что этологи (специалисты по поведению животных) открыли у животных (и не только у высших) большой набор инстинктивных запретов, необходимых и полезных в общении с сородичами.

3.2. Так каковы же основные принципы биоэтики? По мнению выдающегося австрийского этолога Конрада Лоренца, это - создание естественным способом врожденного запрета выполнять обычные программы поведения в некоторых случаях возникающие при общении с себе подобными, т.е. полезный необходимый инстинкт остается неизменным (у хищника это загонять добычу, убивать ее, рвать на части и пр.), но для особых случаев, где его проявление было бы вредно, вводится специальный механизм торможения.