Иерархия естественных наук

Естественные науки на рис. 1.1 представлены в виде непересекающихся прямоугольников, что на самом деле не совсем верно. Хорошо известно, что между естественными науками существуют достаточно широкие пограничные области, в которых «хозяйничают» науки – «гибриды», такие как математическая физика, физическая химия, биофизика, биохимия, геофизика и многие другие. Напрашивается вопрос: а есть ли вообще в естественных науках «непересекающаяся» информация? Другими словами, все ли естественные науки одинаково фундаментальны или одна из них в будущем, возможно, «поглотит» остальные?

Прежде чем ответить на этот вопрос, попытаемся разобраться в различиях между естественными науками, которые имеют место в настоящее время. Различия эти связаны с тем, что материя в природе имеет различные уровни организации, которые, так же как и культура, образуют иерархическую структуру. На самом глубоком уровне находятся элементарные частицы и фундаментальные физические поля, посредством которых эти частицы взаимодействуют. Изучением таких объектов занимается современная физика. Однако в более широком смысле к физике относят все те явления и процессы в природе, описание которых опирается непосредственно на энергию взаимодействия между отдельными частями рассматриваемой системы и между системой и окружающей средой. Энергия взаимодействия - это то общее, что есть и в механике, и в электромагнетизме, и в термодинамике, и в квантовой физике. В философии для обозначения материальной структуры, которая на данном иерархическом уровне организации материи считается элементарной (неделимой) используется термин субстрат. Таким субстратом для физики являются частицы (не обязательно элементарные), взаимодействующие посредством физических полей.

На более высоком уровне структурной организации материи располагаются атомы, представляющие собой устойчивые образования из элементарных частиц и полей. Описывать взаимодействие атомов, особенно сложных, с помощью законов физики - очень неблагодарный труд из-за резко возрастающей сложности математических расчетов. Кроме того, и это оказывается самым главным, результаты таких расчетов часто трудно интерпретировать. В то же время, перейдя на другой «язык» - язык химии, можно без труда описать практически все известные процессы с участием атомов. Таким образом, в химии не интересуются внутренней структурой атомов[1], а считают их элементарными (неделимыми) объектами химических процессов. Другими словами, субстратом химии являются атомы.

Химия изучает процессы образования и превращения молекул. Молекулы, как известно, отличаются огромным разнообразием: от простейших, типа Н₂, СО₂ или Н₂О, до сложнейших органических молекул, состоящих из сотен тысяч и миллионов атомов. Однако, существует класс органических молекул - так называемые биополимеры (белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды), поведение которых обнаруживает особые свойства, в первую очередь, самоорганизацию и самовоспроизведение, которые лежат в основе биологических процессов в природе. Поэтому субстратом биологии являются биополимеры.

Эту иерархическую лестницу можно продолжать и дальше, за пределы естествознания. Например, в социальных науках элементарной структурой, или субстратом, является человек.

Мы сознательно начали рассмотрение этого вопроса с физического субстрата, хотя если включать математику в состав естественных наук, следовало бы поговорить и о субстрате математики. Таким субстратом, очевидно, является единица, ибо все остальные числа - это разное количество единиц или же их отсутствие. Однако, не все ученые согласны с тем, что математика - это естественная наука, так как она изучает не сами материальные объекты, а пространственные и количественные соотношения между ними, выраженные в абстрактной, обобщенной форме.

Обратимся теперь к проблеме фундаментальности естественных наук, которая фактически сводится к ответу на вопрос: возможно ли в будущем описать социальные процессы на языке биологии, биологические - на языке химии, химические - на языке физики, а самое физику представить в виде простых математических соотношений? При положительном ответе на этот вопрос мы приходим к понятию редукционизма, под которым понимают возможность сведения сложных явлений к более простым, более элементарным. Редукционизм являлся и является весьма мощным методологическим принципом в науке, с его помощью были получены важные результаты, позволившие связать, казалось бы, совершенно различные явления. Например, электромагнитная картина мира установила единую природу электрических, магнитных и оптических явлений.

Однако, как показало развитие науки, возможности редукционизма не беспредельны. Оказывается, далеко не всегда поведение сложной системы можно свести к простой сумме поведения ее компонентов. Сложные системы, начиная с определенного уровня организации своей структуры, обнаруживают новые качества, которые не могут быть даже описаны с помощью тех характеристик, которыми пользуются для описания отдельных частей системы. Например, свойства здания, построенного из кирпичей, нельзя свести к свойствам кирпичей, хотя бы потому, что из одних и тех же кирпичей можно построить совершенно разные здания. Точно так же из одних и тех же букв алфавита можно составить совершенно разные слова, а значит «свойства» слов не вытекают из «свойств» составляющих их букв. Таких примеров появления нового качества при переходе от простых объектов к сложным можно приводить до бесконечности.

Таким образом, разделение на гуманитарные и естественные науки, на физику, химию, биологию не является временным, а имеет принципиальный характер и, скорее всего, в том или ином виде сохранится в будущем.

Поиск по сайту: