Мы оставляем биологию в тот момент, когда где-то в последующие годы будет готовиться к кругосветному путешествию корабль «Бигл», на котором молодой Ч. Дарвин будет вести наблюдения. А в городе Брюнне, в ботаническом саду монастыря св. Фомы, монах Грегор Мендель будет ставить массовые опыты по гибридизации 34 сортов гороха. Мы знаем, что в 1859 г. будет издана книга «Происхождение видов». Дарвин станет властителем умов, его учение произведет первое заметное разрушение механической картины мира. Мендель умрет, так и не узнав о признании своего открытия: оно слишком опередило его время. Но и закон естественного отбора, и законы Менделя займут свое достойное место в научной картине мира.
А теперь мы обратимся к химии. Развитие этой науки, так же как и биологии, доказывало, что мир образован не механическим сложением частей, где каждая его часть выполняет определенную функцию, предначертанную ей с момента создания мира, что природа не так проста, чтобы все процессы и явления, происходящие в ней, объяснять только перемещением бескачественных, вечных, неизменных частиц, подходить к ним с одинаковыми законами.
4. Развитие представлений о строении вещества
В 1647 г. выходит книга французского философа П. Гассенди, в которой он пишет о том, что все тела состоят из атомов, аналогично тому как из строительных материалов построены дома. В телах атомы объединяются в группы, которые Гассенди назвал молекулами. Он считал, что если атомы соединяются друг с другом в нескольких точках, то образуется жидкое тело, если же точек соединения много, то образуется твердое тело. Конечно, взгляды Гассенди были наивными, но тем не менее они способствовали развитию атомистических представлений о строении вещества.
Роберт Бойль, английский химик и физик, который положил начало становлению химии как самостоятельной науки и дал первое научное определение химического элемента, также придерживался атомистических взглядов.
Атомно-молекулярные представления о строении вещества развивал М. В. Ломоносов. Он объяснял свойства тел конфигурацией молекул, образующих эти тела, а изменение свойств тел в химических реакциях - изменением конфигураций молекул. Конечно, это еще не была современная теория строения вещества. Как и другие ученые, сторонники механистического мировоззрения, Ломоносов основными характеристиками атомов и молекул считал их массу, скорость, координаты.
Химики получили веское доказательство существования атомов и молекул после того, как Джоном Дальтоном в 1807 г. был открыт закон кратных весовых отношений. Но природа химической связи осталась необъяснимой. Вы знаете, что это удалось сделать только на основе квантовых представлений.
Дальнейшее развитие химии связано с работами Лавуазье. С ними вошел в науку закон сохранения массы вещества, в химии стали систематически применяться количественные методы, была выяснена роль кислорода в процессах горения и дыхания, что способствовало опровержению теории флогистона, утверждению атомистических представлений, зарождению органической химии.
К 1850 г. атомно-молекулярная теория стала господствующей и в химии, и в физике. Во многом этому способствовал шведский ученый Якоб Берцелиус. Он построил систему атомных весов всех известных тогда химических элементов. Каждый вид атомов получил «права гражданства» в научной картине мира. Разработанная им электрохимическая теория позволила высказать догадку о силах, действующих между атомами, о распределении электричества на атомах, о неравноценности их «полюсов». Как видим, благодаря химии каждый вид атомов стал приобретать свое лицо. Обратите внимание на классификацию материальных объектов по Берцелиусу (рис. 28). Такая классификация уже не вписывалась в механическую картину мира, в которой основным было представление об элементах мира как о неделимых частицах, обладающих массой. Невидимые, невещественные, невесомые субстанции Берцелиуса подготавливали формирование представления о поле - еще одном виде материи.
Исследования в области органической химии помогли биологам расправиться с «жизненной силой», которая в живом организме должна была руководить образованием органических веществ из неорганических.
Накопление экспериментальных данных о химических и физических свойствах химических элементов позволило Д. И. Менделееву открыть периодический закон (1869 г.). В основу классификации элементов Д. И. Менделеев положил массу их атомов: как и другие сторонники механистического мировоззрения, основным свойством атомов он считал массу. Но картина изменения свойств веществ, созданная Менделеевым, не вписывалась в механическую картину мира.
Как видим, развитие биологии, химии, физики привело к тому, что начался распад механической картины мира.
Механистический детерминизм не подтверждался развитием науки и вызывал возражения философов. Механицизм утверждал покорность ходу событий, невозможность их изменения: зачем бороться с какими-то неприятностями, если они «запрограммированы» миллионы лет тому назад расположением частиц и их скоростями? Подобное мировоззрение не допускало никаких революций, никаких изменений в собственной судьбе или судьбе общества.
В 1781 г. выходит книга И. Канта «Критика чистого разума». В ней автор, пытаясь проникнуть в глубь истории с ее картинами ужасающей жестокости, бесчеловечности, глупости, ставит вопрос: «Как весь этот видимый хаос совместить с понятием прогресса человеческого развития?» - и приходит к выводу, что суетное на одном системном уровне оказывается закономерным на другом, более высоком уровне. Природные задатки человека, его разум развиваются не в индивиде, а в роде. Род людской развивается в направлении прогресса, несмотря на отдельные эгоистические желания. Источником естественного развития Кант считает борьбу. Таким образом, мы видим, что человеческая мысль подошла к диалектической идее о единстве и борьбе противоположностей, которые составляют основу всякого развития.
Закон естественного отбора был открыт Ч. Дарвином под влиянием идеи о причине развития. Как вы помните, этот закон носит статистический характер - случайные изменения на одном системном уровне (на уровне индивидуального развития) проявляются путем естественного отбора на уровне вида. Выход книги Дарвина «Происхождение видов» (1859 г.)* совпал с открытием Дж. Максвеллом статистического закона о распределении молекул по группам, отличающимся различными скоростями. Этот закон определяет вероятность распределения молекул по скоростям, т. е. он допускает случайные события. Согласно представлениям механической картины мира, как вы помните, случайностям в мире не было места. С открытием закона Максвелла в науку входит понятие о динамических и статистических закономерностях. Первые с абсолютной точностью определяют поведение отдельных тел, вторые - определяют вероятность поведения тел, входящих в большие ансамбли. Таким образом, статистические закономерности определяют поведение тел на макроуровне, на микроуровне же поведение микрочастиц продолжали объяснять строгие динамические закономерности, т. е. механистический детерминизм оказался ограниченным «сверху» (на макроуровне).
Утвердить в науке теорию вероятности помогли работы Л. Больцмана, связанные со статистическим обоснованием второго начала термодинамики, установлением связи между энтропией и вероятностью. Все это привело к тому, что механическое движение уже перестало быть господствующим видом движения материи, хотя еще продолжало существовать представление о едином виде материи - веществе.
Этому способствовало также открытие Р. Майером закона сохранения энергии, величайшего закона природы, который стал основой для объяснения явлений природы во всем естествознании, мощным орудием материалистического объяснения мира.
5. Электромагнитная картина мира
Эта модель природы возникла в конце XIX в. Идеи, которые легли в ее основу, начали формироваться в физике задолго до ее утверждения. В то время еще господствовал механистический способ мышления. Но он уже не был в состоянии объяснить новые эмпирические факты, полученные в различных «не механических» областях исследования. Наверное, не случайно первооткрыватели закона сохранения энергии, позволившего объединить многие, разрозненные на первый взгляд факты из области физики, химии, биологии, космологии, являются не физиками, а специалистами других областей знания или человеческой деятельности: врач Роберт Майер, владелец пивоваренного завода Джеймс Джоуль, врач-физиолог Герман Гельмгольц. Закон сохранения энергии сыграл большую роль в открытиях, связанных с электрическими и магнитными явлениями. «Беря на себя задачу отыскать законы электричества, мы видим, что не обладаем никаким другим доступным вспомогательным средством исследования, кроме как единственно и исключительно принципом сохранения энергии»,- говорил Макс Планк.
Первые исследования по электричеству и магнетизму начались еще задолго до открытия закона сохранения и превращения энергии.
Так, в своих исследованиях Фарадей руководствовался идеей превратимости сил природы. «Превратить магнетизм в электричество» - это была его заветная мечта. Когда она овладела Фарадеем? После того, как он узнал об открытиях Эрстеда и Ампера, или гораздо раньше, когда мальчик в залатанной курточке пробирался среди экипажей лондонскими улицами, прижимая к груди пачку аккуратно переплетенных книг и думая о профессоре Деви, публичные лекции которого ему удалось прослушать? Когда большая мечта овладевает достойным, не отступающим перед трудностями человеком, тогда и совершаются открытия, причисляемые к открытиям века. Попробуйте представить себе: каждый день выполнять по нескольку опытов, каждый опыт скрупулезно описывать и анализировать. И это в течение десяти лет. Вот сколько времени и сил понадобилось, чтобы превратить магнетизм в электричество. Но ни один день не потрачен напрасно. Ни для человечества, ни для себя. С открытием Фарадея в жизнь вошли не только генераторы тока и электромоторы, с ним прежде всего в науку вошло представление об электромагнитном поле как о материальной среде, как о непрерывной материи, заполняющей пространство.