Решение тренировочных заданий

К главе 1

• 1. Хаксли везде твердил, что наука — неотъемлемая часть культуры. И сумел всех убедить.
• 2. Человек биологически и физиологически не меняется уже десятки тысяч лет. Асимметрия полушарий была присуща и кроманьонцам — но тогда проблема Двух культур возникла бы еще в доисторические времена. Однако на самом деле она возникла лишь после создания первой науки, т. е. в XVIII в., а была осознана лишь в XX в.
• 3. Аристотель не был ученым. Ученый — тот, кто занимается научными исследованиями, т. е. деятельностью, требующей соблюдения научного метода. Во времена Аристотеля научный метод еще не сформировался. В частности, ни Аристотель, ни его современники не практиковали эксперименты как средства обоснования и проверки теоретического знания. Поэтому лучше называть Аристотеля «философ» или «мыслитель».
• 4. Запрещать научные исследования бессмысленно. Научное знание отражает объективно существующие в природе взаимосвязи. Кроме того, мир един, и потому к одному и тому же открытию можно подойти с разных направлений. Поэтому то, что не открыл один ученый, рано или поздно откроет другой. «Секретных теорем» существовать не может. Лучше направить усилия не на предотвращение открытий, а на прогноз и управление их последствиями.
• 5. Трудно это описать лучше, чем великий писатель и философ Станислав Лем в своем рассказе «XXI путешествие Ийона Тихого».
• 6. В приведенном фрагменте ярко проявляется такой методологический признак псевдонауки, как неизменяемость взглядов, несмотря на существенные возражения. Автор цитаты не осознает, что именно в невозможности опровержения, абсолютной непогрешимости астрологических чсо- рий проявляется их ненаучный характер, в то время как астрономы, например, не стесняются признаться, что Плутон был открыт случайно, вопреки ошибке, вкравшейся в вычисления его предполагаемой траектории. Не стесняются потому, что есть уверенность в научном методе познания, который гарантирует устранение ошибок, но для этого требует: «подвергай все сомнению» (принцип фальсифицируемости).

К главе 2

• 1. Современное понимание пространства-времени сочетает свойства и реляционного и субстанциального подходов. С одной стороны, ОТО устанавливает, что пространство-время в некотором смысле есть материальный объект (гравитационное поле). Это характерно для субстанциального подхода. С другой стороны, уравнения Эйнштейна выводят свойства пространства-времени из распределения и движения материи, что свойственно реляционному подходу.
• 2. Вручение венка зависит не от того, кто первый увидит вспышку лампочки, а от того, кто первый сообщит об этом судье. Несложно понять, что если, с точки зрения главкома, свет вспышки доберется до Петрова раньше, чем до Михайлова, то ответный сигнал от Петрова, наоборот, будет добираться до судьи дольше, чем от Михайлова. В итоге судья раньше получит сообщение от того участника, у которого действительно быстрее реакция. С помощью преобразований Лоренца можно показать, что этот результат инвариантен относительно выбора системы отсчета.
• 3. Если бы максимально возможная скорость движения составляла 30 км/ч (такую скорость человек развивает при быстром беге), релятивистские эффекты (сокращение длин, замедление времени, рост массы со скоростью) были бы доступны непосредственному восприятию. Классическая механика, в основе которой лежат представления о независимости свойств пространства и времени от движения материальных объектов, тогда просто не возникла бы из-за отсутствия эмпирической основы.

К главе 3.

• 1. Волновые свойства света проявляются в интерференции (радужная пленка бензина на луже) и дифракции (опыт Араго), обосновываются электромагнитной теорией Фарадея-Максвелла, подтвержденной опытами Герца. Корпускулярные свойства света выходят на передний план в явлейиях фотоэффекта и законах теплового излучения.
• 2. Рассуждения Зенона предполагают, что время можно разбить на мгновения, не имеющие протяженности. Однако, с точки зрения Аристотеля, это невозможно. Если любой отрезок времени пересекается с соседними, т. е. имеет с ними общие точки, то сам он точкой, мгновением, быть никак не может. Поэтому на сколько бы частей мы ни делили время полета стрелы, каждая из них все равно будет иметь пусть крайне малую, но все-таки ненулевую длительность. За эту длительность стрела пусть крайне мало, но сместится. Таким образом, движение стрелы сохраняется и внутри каждого момента полета.
• 3. В числе общих свойств вещества, поля и вакуума, позволяющих утверждать, что все это — формы единой материи, можно назвать следующие. Существование вещества, поля и вакуума объективно, т. е. может быть проверено любым желающим с помощью стандартных приборов, дающих воспроизводимые результаты. Все три формы материи обладают определенной структурой, из которой вытекают их свойства. Все три формы материи обладают энергией — универсальной мерой движения материальных объектов. Непроходимой границы между веществом, полем и вакуумом нет: физический вакуум можно рассматривать как нулевые колебания всех физических полей; при некоторых условиях частицы вещества могут рождаться непосредственно из вакуума.
• 4. Если мы знаем, что электрон находится в атоме, то его координата известна с погрешностью порядка диаметра атома, т. е. Ах = 10*¹⁰ м. Согласно соотношению неопределенностей (п. 3.5.1), неопределенность скорости тогда должна составить не менее

Понятно, что если скорость электрона известна с точностью плюс-минус 1000 км/с, то говорить о траектории его движения в атоме бессмысленно. Если же попытаться повысить точность измерения скорости электрона, это приведет к росту неопределенности его координаты, т. е. он просто вылетит из атома.

5. Нет, классическая теория внутреннего строения атома невозможна. Классический предел квантовой теории получается, если можно пренебречь квантовыми флуктуациями, т. е. положить постоянную Планка h равной нулю. Однако если это сделать в указанной формуле, то радиус электронной орбиты, которым определяется размер атома, тоже обратится в нуль. Таким образом, в классическом представлении атом может быть только точкой, не имеющей размеров.

К главе 4.

• 1. Современный биологический эволюционизм возник путем эволюции дарвиновского учения через промежуточный этап — синтетическую теорию эволюции. Поэтому принципиальные различия между ними можно свести к главному отличию СТЭ от ранних эволюционных концепций — положению о том, что минимальной эволюционирующей единицей является популяция, — и главному отличию современного эволюционизма от СТЭ — рассмотрению эволюционных процессов на атомно-молекулярном уровне.
• 2. Приведенная цитата из сочинения «научного» креациониста начинается с подмены тезиса: да, Пастер доказал невозможность самозарождения живых существ в современных условиях, практически в замкнутой системе (колба с длинным узким горлышком), в течение нескольких дней или недель. Однако современная научная концепция говорит о зарождении жизни в условиях молодой Земли, в открытых системах, в течение геологически длительного времени. Далее следует стандартный аргумент креационистов: дарвиновский механизм исходит из случайного характера изменчивости, но сколько нужно ждать, чтоб хотя бы несколько сотен элементов самовоспроизводящсйся структуры — например, молекулы белка — случайно сложились в нужной последовательности? При этом скромно умалчивается о существовании механизмов отбора, придающих эволюционному процессу характер не случайного блуждания вслепую, а неуклонного поступательного прогресса. Но пожалуй, основное возражение против позиции креационистов, представленной приведенным отрывком, заключается в следующем. Главным исходным постулатом, из которого они выводят все свои конструктивные аргументы, служит положение о том, что мир и все сущее в нем были созданы всемогущим Богом. Логически выводить отсюда, что жизнь есть творение Божье, означает впадать в известную ошибку «предвосхищение в основании». Кроме того, как было известно еще древним грекам, чтобы спор был плодотворным, спорящим необходимо найти какое-то положение, с которым были бы согласны обе стороны. В споре креационистов с учеными, исходящими из презумпции естественности причин любого события, такого положения нет.
• 3. Упорядоченность автомобиля имеет совершенно иную природу по сравнению с упорядоченностью и целесообразностью живого организма: она статична; она сохраняется при выключении автомобиля и убывает при его функционировании (износ деталей). Упорядоченность живого организма динамична: она поддерживается в ходе жизнедеятельности и быстро убывает при ее прекращении. Упорядоченность автомобиля поддерживается высокой надежностью его деталей, упорядоченность организма — за счет непрерывного изменения и обновления его элементного состава. Упорядоченность автомобиля есть результат целенаправленного воздействия внешних сил; упорядоченность организма — результат развития, направляемого внутренними по отношению к нему факторами.

К главе 5.

• 1. Химический элемент — это совокупность одинаковых атомов. Атомы стали стабильными не ранее чем через миллион лет после начала расширения Вселенной, и это были атомы водорода и гелия. Атомы остальных химических элементов возникли не ранее чем звезды первого поколения образовались, прогорели и превратились в Сверхновые, на что потребовалось еще больше времени (десятки и сотни миллионов лет). Пять миллиардов лет назад, когда формировалась Солнечная система, практически вся таблица Менделеева уже была налицо.
• 2. Хронология геологической и биологической эволюции кратко может быть представлена следующей таблицей.

3. Человек продолжает оставаться частью биосферы, так как он по-прежнему не может существовать, не потребляя продукцию биосферы (растительные и животные продукты, кислород, древесина и т. д.) и не выбрасывая в нес отходы своей деятельности, в сильнейшей степени влияющие на ход процессов в биосфере. Говоря более общо, цивилизация как принципиально открытая система (иначе она не была бы развивающейся) не может не обмениваться веществом и энергией с объемлющей системой, играющей роль окружающей среды — с биосферой. В принципе теоретически мыслимо сменить окружающую среду и обмениваться веществами и энергией непосредственно с космическими телами (Солнцем прежде всего) без посредника в лице биосферы. Однако вряд ли это произойдет в обозримом будущем, если произойдет вообще.