Что такое a gps в смартфоне. Система спутниковой навигации GPS – принцип, схема, применение

100 р бонус за первый заказ

Выберите тип работы Дипломная работа Курсовая работа Реферат Магистерская диссертация Отчёт по практике Статья Доклад Рецензия Контрольная работа Монография Решение задач Бизнес-план Ответы на вопросы Творческая работа Эссе Чертёж Сочинения Перевод Презентации Набор текста Другое Повышение уникальности текста Кандидатская диссертация Лабораторная работа Помощь on-line

Узнать цену

Прежде чем говорить о двух типах наук - гуманитарных и естественных, поговорим о том, в какой обстановке они возникали.

Появление интереса к устройству общества

Как вы, наверное, знаете, для всех сколько-нибудь развитых живых существ, склонных к существованию в группах, поведение в группе является очень существенным. В любой группе высших животных очень быстро устанавливается иерархия: самый сильный занимает главную позицию, роль «начальника» или «вожака», а остальные распределяются пропорционально собственной силе или отношению к себе этого вожака.

Ясно, что в такой компании никому нет дела ни до того, как устроен мир, ни до того, что такое добро и что такое зло. Каждый стоит сам за себя и заботится только о пропитании и об оставлении потомства. А возможностей и к первому, и ко второму у существа тем больше, чем выше оно стоит на иерархической лестнице. Поэтому, по мере того, как существо обретает сознание, ему становится очень интересно выяснить, как же устроено сообщество ему подобных и что надо делать, чтобы занять в нем не последнее положение.

Проявление доброты

Единственное исключение из этой жестокой компании представляют собой самки с детенышами: их врожденные программы поведения заставляют их заботиться о беспомощных детенышах так яростно, что детенышам удается выжить и вырасти во взрослых даже в такой страшной обстановке.

Это, пожалуй, единственная ситуация в животном мире, когда можно говорить о добром (с человеческой точки зрения) поступке, т.е. о поступке, в ходе которого существо заботится не о себе, а о близких. А интерес к тому, как устроен мир, ограничивается интересом к местам возможных кормёжек, к хорошим убежищам и логовам.

Сознание-подсознание

Здесь следует сказать о том, что поведение нынешнего человека, несмотря на всю его кажущуюся разумность, определяется не только сознанием, но очень во многом - подсознанием. Подсознанием я называю такую работу мозга, которая не требует размышления. Например, когда человек идет, или дышит, или ест, ему не нужно думать, как сделать шаг, или вдох, или как пережевать пищу. Это все делает не разум, а врожденные программы или, как их еще называют, инстинкты.

Однако, разум и врожденные программы существуют не для борьбы между собой, а для взаимодействия. У всех животных, не говоря уже о человеке, во многих программах отведено место для произвольного поведения. Пока мы идем по дороге, врожденные программы как автоматы обеспечивают движения ног, рук, тела, предоставив сознанию заниматься чем угодно. Но перед глубокой лужей на дороге автоматы запрашивают сознание: что делать? Сознание включается, делает выбор поведения, лужа позади. Автоматы опять не нуждаются в сознании.

Иерархия здесь очень определенная: подсознание бесцеремонно обрывает и переключает сознание, как только в сознании появляется необходимость. Сознание же не может запрашивать подсознание.

Роль сознания и подсознания

У позвоночных животных роль сознания вполне определенная, хоть по большей части и небольшая, вспомогательная. По мере эволюции некоторых видов эта роль - роль сознания - стала все больше и больше расширяться и усложняться. В конце концов, эти виды составили целый мир интеллектуальных животных - млекопитающих и птиц, которые умеют прекрасно сочетать врожденные программы поведения - инстинкты - с разумными действиями.

Значительно большая роль интеллекта «предусмотрена» в поведении человекообразных обезьян, и это оказалось не очень удачным: все они малочисленны, занимают небольшие территории и близки к вымиранию. Эволюционная линия, приведшая к современному человеку, которая делала еще гораздо большую ставку на интеллект, чем человекообразные. Эта линия большую часть своей истории, миллионы лет, влачила еще более жалкое существование, и все ее виды вымирали один за другим, несмотря на всё более крупный мозг. Дело в том, что слишком долго и слишком многому каждая особь должна была учиться самостоятельно и путем подражания. При этом удачные опыты, выдающиеся достижения отдельных особей или групп быстро утрачивались и забывались, так что общего прогресса не было. Так что можно сказать, что «снабжение» существа сознанием не приводит к господству такого существа над другими.

Успех пришел только к виду Homo sapiens. В чем же его преимущество перед другими, предшествовавшими ему видами? Здесь ответ ясен: его спасла и выручила речь. Она позволила быстро обучаться, накапливать знания и передавать их следующим поколениям во все возрастающем объеме. Внегенетическая передача новой информации стала значить больше, чем генетическая.

Этот последний факт привел к тому, что человек стал выходить из-под созидательного влияния естественного отбора: ведь естественный отбор идет по генетической информации, а раз она стала второстепенной, то отбор бессилен ее улучшить.

Появление речи сыграло очень важную роль в усилении интеллектуальной эффективности мозга. Оказалось, что язык речевых символов гораздо удобнее для мозга, чем внеречевое мышление, такое же, как у животных. С переходом на языковую основу возможности того же мозга колоссально возрастают. Таким образом, виду Homo sapiens удалось протиснуться через «узкое горло» эволюции, в котором застряли человекообразные обезьяны, а питекантропы, австралопитеки и остальные виды человека вымирали.

Когда возник современный человек - вид homo sapiens - в его поведении еще очень сильны были те же врожденные программы, которые руководили поведением его предков-животных. Однако возникновению современного человека сильно способствовало освоение им техники земледелия (около 40 - 50 тысяч лет назад), что привело к очень заметному ослаблению влияния естественного отбора как видообразующего фактора. Выживать в условиях земледелия стало значительно проще, еды стало значительно больше, но необходимость в коллективном труде заметно увеличилась - земли под посевы надо было очищать от зарослей большими коллективами.

В связи с этим представители homo sapiens стали больше задумываться над окружающим миром. При этом в первую очередь их интересовало, конечно, взаимодействие с себе подобными. Коллективный труд привел к возникновению зачатков дружбы, т.е. отношения между особями перестали быть только конкурентными. Создание семьи породило добрые чувства всех ее членов друг к другу - понятие заботы появилось не только у матерей по отношению к детям, но и у отцов.

Вероятно, в связи с тем, что пищи стало гораздо больше (в связи с появлением земледелия), человек стал иногда наблюдать окружающий его мир с неким отвлеченным интересом. Скорей всего, началось это с наблюдением за солнцем и звездами. Конечно, первобытный человек с самого начала связывал появление солнца с теплом и светом. Он видел и запоминал, что зимой солнце поднимается над горизонтом ниже, чем летом. Но, разумеется, причинно-следственные связи, которые он при этом создавал, были далеки от наших.

Таким образом, можно сказать, что с самого начала формирования человека как нового биологического вида Homo sapiens его интересовали два класса явлений: природные явления, от которых зависели условия его существования (наступление света, тепла, появление корма и пр.), и общественные явления - его отношения с членами общины, внутри которой он существовал. Из двух этих областей интересов и появились два типа наук - гуманитарные и естественные.

Развитие интереса к этим двум классам явлений привело в дальнейшем к появлению двух существенно отличающихся типов наук: естественных и общественных наук.

Для того, чтобы рассматривать оба этих типа с некоей общей точки зрения, рассмотрим понятие, их объединяющее - понятие культуры.

Культура - это все, что создано человеком как бы в добавление к природному миру, хотя и на основе последнего. Наглядно проиллюстрировать этот тезис может известное античное рассуждение «о природе вещей»: если посадить в землю черенок оливы, то вырастет новая олива. А если закопать в землю скамейку, сделанную из оливкового дерева, то вырастет не скамейка, а тоже олива. То есть, сохранится только природная основа этого предмета, а чисто человеческая исчезнет.

Мир человеческой культуры существует не рядом с природным, а внутри него, и потому неразрывно с ним связан. Именно поэтому всякий предмет культуры можно разложить на две составляющие - на природную основу и социальное содержание и оформление.

Именно эта двойственность мира культуры и является в итоге основанием возникновения двух ее типов: естественно-научного и гуманитарного. Первый тип занимается природными свойствами, связями и отношениями вещей, которые «работают» в мире человеческой культуры в виде естественных наук, технических изобретений и приспособлений, производственных технологий и пр. Второй тип культуры - гуманитарный - охватывает область явлений, в которых представлены свойства, связи и отношения самих людей как существ социальных во-первых и духовных во-вторых. В него входят «человековедческие» науки (философия, социология, психология, история и пр.), а также религия, мораль, право и подобные им. Наличие в единой человеческой культуре двух разнородных типов описания разных сторон природы стало предметом философского анализа еще в Х1Х веке, в пору формирования наук о проявлениях человеческого духа (теории государства и права, изучения религии,эстетики).

Действительно, естествознание изучает природные вещи и процессы, которые существуют вне зависимости от существования человека и никак с его деятельностью не связаны. В противоположность естествознанию, в гуманитаристике изучают поступки людей, их целевые ориентиры и ценностные убеждения. Поступки людей имеют ценностное содержание, и это ценностное содержание очень часто зависит от исследователя. Мы - русские - знаем, что Чингиз-хан, Наполеон и Гитлер поступали плохо, нападая на Россию. Возможно, у представителей тех наций, к которым принадлежат названные персонажи, мнение будет прямо противоположное, но это тоже можно объяснить.

Ситуация, подобная описанной, описана в замечательном романе Карела Чапека «Белая болезнь».

Именно такая ситуация невозможна в естественных науках. Плохо ли поступает атом водорода, соединяясь со взрывом с атомом кислорода и давая воду? Плохо ли поступает азот, не давая нам возможности дышать в его атмосфере? Здесь нет оценок: природа устроена так, а не иначе, и мы просто должны помнить об этом.

Но и альтернативных мнений в естественных науках быть не может. После того, как объяснение найдено и вошло в здание науки, никакие альтернативные объяснения, отличающиеся по сути дела от найденного, не могут быть признаны правильными. Как только научное знание получило практическое применение (сначала на него опираются в тех же научных исследованиях, а потом, когда /если/ оно подтверждается, его используют в строящихся приборах), истинность его проверяется в каждом работающем приборе при каждом включении этого прибора. Поэтому, когда, например, некто говорит вам о том, что квантовая механика - неверная наука и должна быть заменена тем, что придумал говорящий, вспомните о тех сотнях миллионах работающих в мире лазеров, которые обеспечивают не только нужды исследователей, но и гигантское количество прикладных задач, типа записи и чтения компакт-дисков или резки синтетических тканей на швейных предприятиях, и не слушайте его.

Эти два разнородных типа культур в ХХ веке создали впечатление растущего разрыва между людьми, представляющими каждый из этих типов культур. Создавалось впечатление, что люди, принадлежащие к разным типам культур, с трудом понимают друг друга. А взаимное непонимание автоматически снижает интерес и уважение друг к другу, что может привести к конфликтам и открытой вражде.

В период до ХХ века отчетливо доминировали представители гуманитарного типа культуры. Писатели, философы, государственные деятели были знаменитыми людьми, а ученые - математики, физики, химики, биологи - казались чем-то вроде ремесленников. В течение второй половины Х1Х века ситуация начала слегка меняться, так как жизнь среднего человека стала определяться деятельностью не только гуманитариев, но и представителей естественных наук. Все более заметную роль в быту стало играть электричество, внедрялся в жизнь транспорт, иной, кроме лошадей и парусников, появились быстрые средства связи - телеграф, телефон, радио.

ХХ век был в этом смысле радикально новым. И хотя общая картина истории ХХ века тоже во многом зависела от деятельности гуманитариев - дипломатов, военачальников, писателей - все же вклад представителей естественных наук оказался чудовищно впечатляющим. Способы ведения войны изменились настолько, что человечество впервые испугалось за судьбу всего мира: во второй половине ХХ века причин для мировых войн было более чем достаточно, однако ни одна из них не привела к реальному вооруженному конфликту. У всех в памяти были слова Эйнштейна: вскоре после второй мировой войны один из корреспондентов спросил его, каким, по его мнению, будет преобладающее оружие в третьей мировой войне. Эйнштейн на это ответил, что про третью он ничего сказать не может, а вот в четвертой наверняка будут каменные топоры, а может быть луки и стрелы.

Помимо вооружения, ХХ век принес много нового и в мирную жизнь. Появление телевизоров, компьютеров, лазеров, мобильных телефонов, впечатляющие открытия в космогонии и в биологии, - все это привело к радикальной переоценке труда представителей естественных наук. Замечательный поэт того времени Вадим Шефнер писал с некоторым недоумением:

Что-то физики в почете,

Что-то лирики в загоне.

Дело не в простом расчете,

Дело в мировом законе.

Появившееся в 60-е годы, это стихотворение стало своего рода символом того времени, символом переоценки роли представителей гуманитарной деятельности и естественных наук.

Если продолжить классификацию наук дальше, то можно отметить, что среди естественных наук выделяют точные науки, которые позволяют в принципе получить точный результат решаемой задачи. К ним можно отнести математику, физику, химию. Биология, геология, география и некоторые другие естественные науки к точным не относятся, хотя и являются естественными.

Кроме того, развитие физики и химии привело к появлению большого количества прикладных, технических наук, типа сопротивления материалов, строительной механики, квантовой электроники и прочих. Дело этих наук - обеспечивать практическое применение новых результатов физики и химии. Эти науки целиком базируются на выводах, полученных фундаментальными науками, и подтверждают правильность этих выводов в каждом новом работающем практическом применении.

Поэтому еще раз хочу подчеркнуть: наше доверие к научным результатам, полученным нашими предшественниками, базируется не на том, что мы неграмотны, или ленивы и не хотим пересмотреть якобы устаревшие догмы, а на том, что выводы этих наук давно используются разного рода прикладными науками и подтверждаются безукоризненной работой приборов и систем, основанных на тех или иных результатах.

Человек, занятый деятельностью гуманитарной сфере, разумеется, не в состоянии знать естественные науки с той степенью детальности, с которой они известны профессионалам, но основные выводы, результаты, определяющие нынешнюю картину мира, должны быть известны каждому, чтобы не допускать грубых ошибок в своей деятельности. Ибо говорят, что точные науки нужны нам для того, чтобы успешно достигать целей, поставленных представителями гуманитарных наук.

В основе мировоззренческой платформы любого человека лежат его представления о картине мира. Как устроена Вселенная, какие законы лежат в основе ее динамики, существовала ли она вечно, или имела начало, как и когда во Вселенной зарождается жизнь, в чем смысл жизни, какое место во Вселенной занимает человек? В зависимости от ответа на подобные вопросы человек строит свое поведение и отношение к миру.

Целью образования в числе прочего является формирование в человеке такого миропонимания, которое соответствует научным представлениям. Однако современная наука давно вышла за границы обыденного мышления человека. Некоторые научные теории кажутся совершенно далекими от понятия здравого смысла. Современная картина мира полна парадоксов. Наука занимается изучением объективно существующих (т.е. существующих независимо от чьего-либо сознания) явлений природы. Все научные дисциплины условно разделены на две основные группы: естественно-научные (занимаются изучением объектов и явлений, не являющиеся продуктом деятельности человека или человечества) и гуманитарные (изучают явления и объекты, возникшие как результат деятельности человека).

«Наука - самое важное, самое прекрасное и нужное в жизни человека» -Так выразительно и кратко оценил практическую значимость науки великий русский писатель А.П. Чехов (1860-1904). Однако такое однозначное представление о науке не всегда находит понимание в повседневной жизни. Отношение общества к науке и особенно к естествознанию определяется в основном пониманием ценности науки в данный момент времени. Ценность науки часто рассматривается с двух точек зрения, Что наука дает людям для улучшения их жизни? Что она дает небольшой группе людей, изучающих природу и желающих знать, как устроен окружающий нас мир? Ценной в первом смысле считается прикладная науки, а во втором-фундаментальная.

Любая наука ставит перед собой целью раскрытие механизмов явлений, законов, по которым строится реальность. Это позволяет прогнозировать результаты протекания процессов, использовать их в своих целях. Объектами изучения гуманитарных наук (история, социология, лингвистика, экономика, правоведение и т.п.) является человек и отношения между людьми. Поэтому изучаемые ими законы несут на себе отпечаток субъективности, что часто вызывает массу споров об их справедливости. Предметом изучения естественных наук (физика, астрономия, космология, космогония, химия, биология, география и т.п.) является природа. Формулировки законов природы не допускают субъективности, хотя, как выясняется, полностью избежать этого не удается.

Естествознание – совокупность наук о явлениях и законах природы, включающее многие естественно-научные отрасли.

Гуманитаристика – совокупность наук о человеке и отношений между людьми, изучают явления объекты, возникшие как результат деятельности человека.

Основной критерий научности в естествознании это причинность, истина, относительность.

Основной критерий научности в гуманитастике это понимание процессов, на научность воздействует человек.

Естествознание- наука о явлениях и законах природы. Современное естествознание включает множество естественно-научных отраслей: физику, химию, биологию, физическую химию, биофизику, биохимию, геохимию и др. Она охватывает широкий спектр вопросов о разнообразных свойствах объектов природы, которую можно рассматривать как единое целое.

Разделение естественно-научных проблем на прикладные и фундаментальные часто производят по чисто формальному признаку: проблемы, которые ставятся перед учеными извне, т.е. заказчиком, относят к прикладным, а проблемы, возникшие внутри самой науки,– к фундаментальным.

Слово «фундаментальный» не следует считать равноценным словам «важный», «большой» и т.п. Прикладное исследование может иметь очень большое значение и для самой науки, в то время как фундаментальное исследование: может быть и незначительным. Существует мнение, что достаточно предъявить высокие требования к уровню фундаментальных исследований для достижения желаемой цели и выполненные на высоком уровне исследования рано или поздно найдут применение.

Результаты многих фундаментальных исследований, к сожалению, никогда не найдут применения, что обусловливается различными причинами.

К настоящему времени, к сожалению, нет точного критерия определения фундаментальных и прикладных проблем, нет ясных правил отделения полезных исследований от бесполезных, и поэтому общество вынуждено идти на издержки.

Ценность фундаментальных исследований заключается не только в возможной выгоде от них завтра, но и в том, что они позволяют поддержать высокий научный уровень прикладных исследований. Сравнительно невысокий уровень исследований в отраслевых институтах часто объясняется отсутствием в них работ, посвященных фундаментальным проблемам.

В наше время естественно-научные знания превратились в сферу активных действий и представляют собой базовый ресурс экономики, по своей значимости превосходящий материальные ресурсы: капитал, землю, рабочую силу и т.п. Естественно-научные знания и основанные на них современные технологии формируют новый образ жизни, и высокообразованный человек не может дистанцироваться от фундаментальных знаний об окружающем мире, не рискуя оказаться беспомощным в профессиональной деятельности.

Среди многочисленных отраслей знаний естественно-научные знания- знания о природе - отличает ряд важнейших особенностей; прежде всего их практическая значимость и полезность (на их основе создаются различные производственные технологии), естественно-научные знания дают целостное представление о.природе, неотъемлемой частью которой является сам человек. Они расширяют кругозор и служат основной базой для изучения и усвоения всего нового, необходимого каждому человеку для управления не только своей деятельностью, но и производством, группой людей, обществом, государством. Долгое время естественно-научные знания соотносились преимущественно со сферой бытия, сферой существования человека. С течением времени они превратились в сферу действий. Если в прежние времена знания рассматривались как преимущественно частный товар, то теперь они представляют собой товар общественный.

Естественно-научные знания, как и другие виды знаний, существенно отличаются от денежных, природных/трудовых и других ресурсов» Все чаще их называют интеллектуальным капиталом, общественным благом. Знания не убывают по мере их использования, и они неотчуждаемы: приобретение одним человеком некоторых знаний никак не мешает приобретению тех же знаний другим людям, чего не скажешь, например, о купленной паре обуви. Знания, воплощенные в книге, стоят одинаково, независимо от того, сколько человек ее прочтет. Конечно, один и тот же экземпляр книги не могут купить одновременно многие покупатели, и стоимость издания зависит от тиража. Однако эти экономические факторы относятся к материальному носителю знаний-книге, а не к самим знаниям.

Вследствие своей нематериальное знания в виде информации обретают качество долговечности и для их распространения не существует границ.

2. СООТНОШЕНИЕ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТЕЙ ГЕЙЗЕНБЕРГА. ОТКАЗ ОТ ТРЕБОВАНИЙ КЛАССИЧЕСКОГО ДЕТЕРМИНИЗМА

Экспериментальные факты (дифракция электронов, эффект Комптона, фотоэффект и многие другие) и теоретические модели, вроде боровской модели атома, с определенностью свидетельствуют, что законы классической физики становятся неприменимыми для описания поведения атомов и молекул и их взаимодействия со светом. В течение десятилетия между 1920-м и 1930-м гг. ряд выдающихся физиков ХХ в. (де Бройль, Гейзенберг, Борн, Шредингер, Бор, Паули и др.) занимался построением теории, которая могла бы адекватно описать явления микромира. В результате родилась квантовая механика, ставшая основой всех современных теорий строения вещества, можно сказать, основой (вместе с теорией относительности) физики ХХ в.

Законы квантовой механики применимы в микромире, в то же время мы с вами являемся макроскопическими объектами и живем в макромире, управляющимся совершенно иными, классическими законами. Поэтому неудивительно, что многие положения квантовой механики не могут быть проверены нами непосредственно и воспринимаются как странные, невозможные, непривычные. Тем не менее квантовая механика является, наверное, самой подтвержденной на опыте теорией, так как следствия расчетов, выполненных по законам этой теории, используются практически во всем, что нас окружает, и стали частью человеческой цивилизации.

К сожалению, используемый квантовой механикой математический аппарат довольно сложен и идеи квантовой механики могут быть изложены лишь словесно и поэтому недостаточно убедительно. С учетом этого замечания попытаемся дать хоть какое-то представление об этих идеях.

Основным понятием квантовой механики является понятие квантового состояния какого-то микрообъекта, или микросистемы (это может быть отдельная частица, атом, молекула, совокупность атомов и т.п.). Состояние может быть охарактеризовано заданием квантовых чисел: значений энергии, импульса, момента импульса, проекции этого момента импульса на какую-то ось, заряда и т.п. Как следует из модели Бора для атома водорода, энергия и другие характеристики могут в некоторых случаях принимать лишь дискретный ряд значений, нумеруемых числом n = 1, 2, … (в этом пункте квантовая механика полностью противоречит классической физике).

Таким образом, квантовая механика в общем случае оперирует не с определенными результатами измерений тех или иных физических величин, а лишь с вероятностями того, что при измерении будет получено то или иное значение величины. Этим квантовая механика принципиально отличается от классической физики.

Другое фундаментальное отличие заключается в том, что не всегда можно измерить какую-то величину со сколь угодно большой точностью. Сам акт измерения в микромире оказывает необратимое влияние на измеряемый объект.

Этот факт выражается в соотношении неопределенностей Гейзенберга:

D p x * D x ³

Здесь = h/(2p) – постоянная Планка «аш с чертой», которая столь часто фигурирует в большинстве формул квантовой механики, что физики предпочитают употреблять ее вместо h.

Численно = 1,05*10 -34 Дж*с

Смысл соотношения неопределенностей заключается в том, что невозможно одновременное измерение дополнительных (по терминологии Н. Бора) величин, например, координаты и импульса микрообъекта. Всякая попытка увеличить точность измерения координаты приводит к потере информации об импульсе, и наоборот. Следует ясно понимать, что речь не идет о несовершенстве приборов для измерения. Ограничения, накладываемые соотношением неопределенностей, носят принципиальный характер, не зависящий от устройства приборов. Эти ограничения являются законом, действующим в микромире.

Соотношение неопределенности Гейзенберга ставило принципиальный запрет на возможность точного описания мира, что являлось краеугольным камнем механистической науки классического периода, выражавшимся в философии Лапласовского детерминизма (если мы знаем исходные данные, то можем абсолютно точно рассчитать будущее). Если в классической физике понятие случайности используется для описания поведения систем с большим количеством однотипных элементов и является лишь сознательной жертвой полноте описания во имя упрощения решения задачи, то в квантовой физике признается, что в микромире точный прогноз поведения объектов, по-видимому, вообще невозможен. Похоже на то, что сама природа не знает точного ответа на некоторые вопросы.

Кроме того, в квантовой механике принципиально отличается от классического закон сложения вероятностей взаимоисключающих друг друга (с классической точки зрения) событий (например, прохождение электрона через одну из щелей). В классической концепции вероятности всегда складываются, что и приводит к ожиданию обнаружить при открывании двух щелей картину, равную сумме изображений, получаемых от каждой из щелей в отдельности. В квантовой механике этот закон справедлив не всегда. Если же ситуация такова, что события принципиально неразличимы, суммарная вероятность вычисляется как квадрат модуля суммы комплексных функций, называемых амплитудами вероятностей. При этом вероятности не суммируются.

При движении в пустом пространстве амплитуда перехода частицы из одной точки в другую совпадает с выражением для плоской монохроматической волны. В случае больших масс, составляющих систему тел, ограничения на точность измерений стремятся к нулю, и законы квантовой механики переходят в законы классической физики. Поэтому если комната имеет две двери, то выходящий из одной двери человек, в принципе, «будет интерферировать» подобно электрону в опыте со щелями, из-за чего в пространстве возникнет несколько областей, где он сможет появиться. Однако из-за большой массы человека вероятности нахождения человека в других областях, кроме одной, будут стремиться к нулю. Поэтому мы и не наблюдаем своих двойников.

3. ПРИНЦИП ОПТИМАЛЬНОСТИ

Если не считать, что камень заранее «просчитывает» траекторию своего движения, приходится признать, что природа из всех возможных законов выбрала только те, которые подчиняются вариационным принципам . Это положение можно назвать принципом оптимальности законов природы. Этот закон действует на всех уровнях мироустройства. Например, одной из аксиом, на которых строится современная экология, является третий закон Коммонера: природа знает лучше .

Под оптимальным можно понимать такое состояние системы в целом, которое практически не изменяется или изменяется минимально возможным образом при различных вариациях внутренней структуры (такое состояние еще называется равновесным). Наиболее показательным в этом смысле является именно принцип наименьшего действия. Так если среди возможных путей, соединяющих исходную и конечную точки траектории (рис.), провести несколько траекторий и просчитать по каждой из них величину действия, а затем чуть изменить (поварьировать) каждую из этих траекторий, то практически для всех траекторий величина действия существенно изменится, и только для параболической (то есть верной) траектории величина действия окажется практически той же.

Это напоминает решение задачи математического анализа по нахождению экстремума (оптимума) функции, только функция в данном случае имеет интегральный характер и называется функционалом , и минимальное значение функционал принимает не при каком-то значении аргумента, а при какой-то форме траектории (в данном случае).

Типичным проявлением принципа оптимальности является, по-видимому, принцип роста энтропии (второй закон термодинамики), который в данном случае можно сформулировать следующим образом: любая система стремится к состоянию, в котором любые вариации данного состояния не приводят к существенному изменению энтропии, которая в данном состоянии принимает значение, близкое к максимально возможному .

Резонно возникает вопрос: если в любой момент времени природа реализует только оптимальные состояния и процессы, почему же в мире так много абсурда, ошибок, далеких от понятия оптимальности? Разве есть какая-то оптимальность в поведении мухи, бьющейся о стекло? Оказывается, есть, так как в данном случае муха задействует один из самых эффективных алгоритмов поиска оптимального решения, метод случайного поиска, который гарантирует, что решение рано или поздно будет найдено, если оно в принципе возможно. Природа очень часто задействует подобные алгоритмы оптимизации. Без определенной доли ошибки, абсурда, случайности природа не смогла бы развивать и усложнять свои формы. Системы, структура которых лишена ошибки, не способны развиваться (находить оптимум). Поэтому они довольно быстро разрушаются (накапливают ошибку).

Наличие во Вселенной холистских принципов, «отбирающих» законы природы по принципу оптимальности требует переосмысления научного отношения к феномену целесообразности во Вселенной. Одним из краеугольных положений науки механистического периода было отрицание целесообразности мироустройства (антителеологичность ), которая ассоциировалась с Богом. Стремление «изгнать Бога из храма науки» породило отрицание целесообразности мира вообще. Общепризнанным считалось, что миром правят «слепые» законы природы, у Вселенной нет цели, само существование Вселенной является грандиозным, но совершенно случайным событием.

Правда, это не соотносится с наблюдаемой целесообразностью мира, которая настолько явна, что породила в науке так называемый антропный принцип , гласящий, что природа устроена так потому, что в ней живет человек, способный наблюдать ее, изучать ее законы. Конечно, здесь переставлены местами причина и следствие.

Все-таки кажется странным, почему законы природы, значения мировых констант и т.п. настолько точно подогнаны друг под друга, что если бы, например, постоянная Планка изменилась хотя бы на какую-нибудь десятитысячную долю процента, то мир уже не имел бы права на существование, и Вселенная попросту исчезла бы. Мы знаем, что природа строится на существовании рациональных законов, но почему существуют именно эти законы?

Ответ на этот вопрос, по-видимому, лежит в признании двойственной природы Вселенной, которая наряду с множественным аспектом своего существования имеет целостный аспект, в котором Вселенная предстает как нечто целостное и неделимое. Пока что эта гипотеза всерьез обсуждается лишь в рамках такой науки, как философия. Естествознание крайне осторожно касается вопросов целесообразности мира. Для естествознания, в котором по-прежнему сильны принципы редукционизма, холизм является чем-то чуждым. Но принцип дополнительности говорит, что если мы отбросим из рассмотрения вторую сторону мира, нам не понять суть явлений природы.

Вообще-то, все законы, вытекающие из принципов симметрии, по большому счету являются холистскими. Поэтому хотим мы того или нет, все современное естествознание построено на принципах холизма. Мы не всегда можем знать механику того или иного явления, но мы совершенно точно знаем, что в этом явлении не будут нарушены принципы симметрии. Мы можем не знать, какие законы лежат в механике данного явления, но мы абсолютно точно знаем, что природа обязательно реализует какую-то механику, которая будет соответствовать вариационным принципам, то есть она будет наиболее оптимальной из всех возможных.

Алгоритм оптимальности. Рождение закона природы

Чтобы понять, как происходит рождение такой механики, точнее, рождение закона природы, целесообразно рассмотреть поведение сложных систем, таких как биосистемы. Так одним из законов экологии является принцип соответствия строения организмов требованиям окружающей среды . Особенно интересен феномен конвергенции (сходимости) морфологических признаков различных видов животных, обитающих в одинаковых условиях среды. Например, такие различные по происхождению животные, как рыбы (например акула), птицы (например пингвин) и млекопитающие (например дельфин), обитая в сходных условиях приобретают схожие формы.

Естественный отбор в живом мире приводит к тому, что вид рано или поздно «нащупает» наиболее оптимальный вариант собственной структуры. Как сказал по этому поводу П. Тейяр де Шарден, жизнь, размножаясь во множестве, заполняет собой все возможные варианты, поэтому рано или поздно оптимальный вариант будет обязательно найден. Таким образом жизнь делает себя неуязвимой от наносимых ей ударов . Значительную роль при этом имеет право жизни на ошибку. Порождая разного рода мутантов, которые в основной своей массе оказываются нежизнеспособными, жизнь иногда нащупывает то, что является оптимумом. Какими бы ни были стартовые точки процесса поиска оптимума (рыба, птица, млекопитающее и т.п.), результат поиска в принципе оказывается предсказуем, то есть при данных конкретных условиях количество экстремумов любой целевой функции оказывается ограниченным , наиболее часто экстремум только один.

Нечто подобное происходит, по-видимому, и в неживой природе. Конечно, нельзя строить прямые аналогии от законов, по которым развивается живой мир на природу вообще. Жизнь изначально асимметрична , неживая природа подчинена принципам симметрии. Тем не менее, даже суть тех явлений, которые мы традиционно относим к неживым, костным (по терминологии Вернадского), мы понять до конца не можем, что говорит о присутствии в них асимметричной составляющей.

Именно нарушение симметрии приводит в конечном итоге к рождению Вселенной. Так в первые мгновения после Большого взрыва количество позитронов почему-то оказалось чуть меньше, чем электронов (разница всего в одну частицу на каждые 100 миллионов пар частица-античастица), антипротонов – чуть меньше чем протонов и т.п. Это нарушение симметрии мира, но именно поэтому мир выглядит так, а не иначе, именно поэтому он вообще существует, а не исчез в полной взаимной аннигиляции. Значит то, что отличает живое от неживого, в примитивном виде присутствует уже на самых нижних этажах мироздания. Значит «законы жизни» справедливы и на субквантовом уровне.

Может быть, в том и состоит суть рождения законов природы, что на всех уровнях природных систем от элементарных частиц до галактик действует механика принципа естественного отбора? Ответ на этот вопрос призвана дать нарождающаяся в настоящее время новая научная парадигма (фундамент), в основу которой положен так называемый системный подход .

Навигация сегодня – услуга простая, нужная и невероятно популярная. Мало того, что навигаторы – почти что самый ходовой товар на мобильном рынке (обгоняют их только вездесущие телефоны), так еще и множество смартфонов за последние пару лет обзавелись собственными GPS и A-GPS чипами – и пользователи так к этому привыкли, что «смартфон без навигации» вызывает у них теперь, по меньшей мере, удивление. Все это, конечно, весьма радует (прогресс! цивилизация!), да только есть одна беда: производители так стараются продать свой товар, что часто выдают желаемое за действительное, заманивая покупателей не спецификациями своих товаров, а громкими словами на коробочках. О том, что эти слова значат, и какая на самом деле бывает навигация, мы и расскажем вам в этой статье.

Технология: как это работает?

На сегодняшний день существуют, по сути, всего две технологии, позволяющие пользователям мобильной техники не заблудиться в каменных джунглях: спутниковая и сотовая навигация. Первая – это собственно GPS, глобальная спутниковая система позиционирования, придуманная американскими учеными для американских военных, а потом подаренная ко дню Благодарения всему остальному миру. Вторая – AGPS (не путать с A-GPS), технология сотовой связи, позволяющая определить ваше примерное местоположение (с точностью до 500 метров), если вы находитесь в зоне покрытия сотовой сети.

GPS хорош прежде всего тем, что он точный (определяет ваше положение с точностью до пяти метров) и абсолютно бесплатный (добрые американцы позволяют пользоваться своими спутниками всем желающим). За конкретные навигационные программы и карты, конечно, придется заплатить – но плата эта будет единовременной, и никакой подписки на GPS-услуги не существует в природе. Плох же GPS тем, что он работает только на улице, и в основном в ясную погоду – если на небе пасмурно, найти нужное для работы количество спутников довольно сложно. Для того, чтобы бороться с тучами, была придумана специальная технология A-GPS (Assisted GPS): по этой технологии вместо того, чтобы посылать сигналы в небеса, навигатор просто подключался к некоему серверу, где скачивал информацию о местоположении спутников, и, пользуясь этими координатами, находил их куда быстрее. Сегодня A-GPS – непременный спутник любого GPS-приемника автомобильного навигатора. Наиболее популярные карты, работающие с сервисом GPS: iGo, «Автоспутник», «Навител», Be-On-Road.

Сотовая система AGPS (Alternative Global Position System) дает, конечно, куда менее точное определение положения объекта на карте, но зато абсолютно никак не зависит от погоды и степени углубленности в здание. Главное, чтобы ваш смартфон ловил сеть, у вашего номера была подключена услуга GPRS, а на вашем счету еще оставались деньги. Принцип работы AGPS аналогичен принципу работы спутниковой системы навигации: смартфон принимает сигналы от нескольких (минимум трех) базовых станций и, основываясь на силе сигнала каждой из них и принимая в расчет их местоположение, рассчитывает ваши координаты. Дешево и сердито: доехать с AGPS вы, конечно, никуда не сможете, но зато на карте точно не потеряетесь. Наиболее популярные карты, работающие с сервисом AGPS: Google Maps, «Яндекс.Карты».

Устройства: что бывает?

Самое простое из всех существующих в природе навигационных GPS-устройств – это внешний GPS-приемник. Сам по себе он только общается со спутниками, и никакой навигации, собственно, не обеспечивает. Но подсоединить его можно практически к любому устройству – ноутбуку, карманному компьютеру, телефону или смартфону – и тогда, при наличии правильного программного обеспечения, вы сможете ориентироваться в пространстве и прокладывать маршруты до места назначения. Приемники особенно полезны туристам, предпочитающим наезженным дорогам узкие горные или лесные тропки: приемники, в отличие от большинства других устройств, к карте не привязаны, и при большом желании могут водить вас даже по отсканированной миллиметровке с наложенной на нее навигационной сеткой. Если вы, конечно, найдете таковую для нужного вам региона.

Самое популярное из навигационных устройств на сегодняшний день – это автомобильный GPS-навигатор. Это, по сути, небольшой компьютер с сенсорным экраном, работающий на базе закрытой операционной системы. В навигаторе уже установлена производителем навигационная программа, сменить которую, не нарушая лицензий, обычно нельзя. Помимо собственно навигации, автонавигаторы часто умеют много чего еще: играть музыку, показывать фильмы, работать с электронными книгами и изображениями, и даже подключаться к интернету.

В последнее время на рынке появился новый класс устройств – смартфоны со встроенным GPS-приемником. С одной стороны, это устройства крайне удобные: и позвонить могут, и дорогу подскажут, и много чего еще умеют. С другой – программная составляющая у таких устройств пока еще очень слабая: в основном в качестве навигационных программ используются «онлайн-решения» вроде Nokia Maps или Google Maps, для работы с которыми нужно постоянное подключение к интернету (хотя на некоторые смартфоны можно поставить и настоящий навигационный софт). Да и подходят такие смартфоны скорее для пешеходной, нежели для автомобильной навигации – экранчик у них маленький, карту видно плохо, да и с картами нашей обширной родины все, мягко говоря, плохо. Только по городу и поездишь.

Последний тип навигационных устройств – смартфоны с сотовой навигацией (AGPS). У них нет встроенного GPS-чипа. Подходят они только тем, кто не хочет носить с собой бумажную карту – ни ведения по маршруту, ни даже точного определения вашего местоположения они не дают. Зато отлично помогают сориентироваться в пространстве во время длительной поездки или найти какой-нибудь особо незаметный переулок, про который слухом не слыхивал ни один из опрошенных вами прохожих.

К сожалению, идеальной карты в природе не существует (хотя бы просто потому, что у каждого свои представления об идеале), поэтому для начала придется понять, зачем вам в принципе нужен навигатор и что вы с ним будете делать: для туристических походов подойдет один тип устройств и карт, для автомобильной навигации – другой, для пешеходной навигации – третий. Кроме того, нужно обратить внимание на саму картографическую базу: у самой симпатичной на вид программы может вдруг не оказаться карты вашего города, а самая «городская» из карт будет показывать вам белые пятна сразу за окружной автодорогой. В общем, как ни крути, а придется все-таки уделить некоторое время процессу выбора. О том, как выбрать карту для навигатора, вы можете прочитать в статье «Какие бывают навигационные карты?»

Понравилось?
Расскажите друзьям!