Концепции современного естествознания

Содержание

• 1. Понятие культуры. Культура и природа
• 2. Наука как компонент духовной культуры общества. Взаимоотношения науки, философии и религии
• 3. Естественная и гуманитарная культуры
• 4. Структура науки и модели ее развития
• 5. Понятие метода. Классификация методов и уровней научного познания. Принципы позиции
• 6. Общенаучные методы теоретического познания (наблюдение, эксперимент. измерения)
• 7. Общенаучные методы теоретического познания (абстрагирование, идеализация, формализация, индукция и дедукция)
• 8. Общенаучные методы, применяемые на эмпирическом и теоретическом уровнях (анализ и синтез, аналогия и моделирование, гипотеза)
• 9. Основные закономерности развития естествознания. Дифференциация и интеграция наук. Темы развития
• 10. Основные этапы развития естествознания. Научные революции
• 11. Принципиальные особенности и общие контуры современной естественно-научной картины мира
• 12. Структурные уровни организации материи. Фундаментальные константы
• 13. Макромир. Концепции классического естествознания (корпускулярная и континуальная)
• 14. Мегамир. Закон всемирного тяготения и астрономические модели вселенной
• 15. Микромир. Квантование мира. Корпускулярно-волновой дуализм. Вероятностный характер микропроцессов
• 16. Эволюция представлений о строении атома. Постулаты Бора
• 17. Квантовые числа и электронная конфигурация атома. Принцип Паули
• 18. Периодичность физических и химических элементов. Периодический закон Д.И. Менделеева
• 19. Виды химических связей. Формы межмолекулярных взаимодействий. Строение вещества
• 20. Взаимодействия. Полевая форма материи. Кванты полей
• 21. Фундаментальные частицы и их классификация. Теория кварков. Модели строения ядра
• 22. Принципы дополнительности, суперпозиции, неопределенности и относительности
• 23. Хаос и порядок в учениях эллинах. Золотая пропорция - закон проявления гармонии в природе
• 24. Пространство, время и движение. Специальная и общая теория относительности
• 25. Термодинамические и статические закономерности в природе
• 26. Законы сохранения материи и энергии. Принцип эквивалентности
• 27. Порядок и беспорядок в природе. Роль энтропии как меры хаоса
• 28. Симметрии в природе и теории познания. Операции симметрии
• 29. Кристаллы и принципы симметрии
• 30. Химическая наука об особенностях атомно-молекулярного уровня организации материи
• 31. Самоорганизация в живой и неживой природе. Гомеостаз
• 32. Концепции происхождения живого
• 33. Особенности биологического уровня организации материи
• 34. Принципы эволюции. Воспроизводство и развитие живых систем
• 35. Биосфера. Ноосфера. Техносфера
• 36. Взаимосвязь космоса и живой природы
• 37. Понятия и законы экологии
• 38. Происхождение и эволюция человека. Эмоции, творчество, работоспособность
• 39. Биологический, географический, социальный факторы в историческом и индивидуальном развитии человека
• 40. Путь к единой культуре

1. Понятие культуры. Культура и природа

Понятие культуры

Культура - 1) определенный уровень развития общества, творческих сил и способностей человека, выраженный в типах и формах организации жизни и деятельности людей, а также в создаваемых или материальных и духовных ценностях; 2) сфера духовной жизни людей.

Таким образом, культура - это духовная жизнь общества в целом, достижения науки и искусства, усвоенный в процессе обучения и воспитания способ поведения, духовный мир личности, совокупность традиционно передаваемых норм деятельности и поведения.

· материальная (создание не столько вещей, сколько условий для жизни человека: средства производства, продукты труда, способы практической деятельности по созданию средств производства).

· духовная (деятельность, направленная на духовное развитие человека, а также результаты этой деятельности).

Существует 3 типа трансляции культур:

1) обучение старшим поколениями младших (консервативен);

2) обучение взрослых и детей у своих сверстников (высокий творческий потенциал);

3) старшие поколения учатся у своих детей (т.к. молодежь легче схватывает новшества, например, компьютер)

Субъектом культуры является и человек, и определенные социальные группы, социальные институты, объединения, и человеческий род в целом в качестве родового субъекта. Сегодня все больше приверженцев получает триада: "человек, человечество, человечность", т.е. все определеннее проявляется стремление уровнять ритмы истории и ритмы жизни человека и человечества, приподнять ценности гуманизма.

В мире существует две культуры - естественников и гуманитариев. Без высокого профессионализма, конкретных детальных знаний дальнейшие исследования могут исчерпать себя. Но необходим и комплексный разноплановый анализ, опирающийся на данные различных наук, требующих синтеза знаний, появления единых точек зрения (целостному видению мира).

Цивилизация - одна из фаз развития культуры. Характерная черта: воплощение достигнутого уровня духовного развития в системе материального производства.

Природа и культура

Природа и культура - с позиций современного научного понимания феномена культуры - антонимы, противоположные, но и взаимодополнительные составляющие мира человеческого бытия.

Прояснением связей между культурой и природой мы обязаны российскому естествоиспытателю и мыслителю В.И. Вернадскому. Он органически соединил в творчестве естественнонаучное и гуманитарное видение мира, науки о земле и "живом веществе" с науками о человеке и обществе, способствуя превращению культурологии в учение будущего, рассматривающее судьбы человечества в неразрывном единстве с природой и космосом - антропокосмизм.

Для современной культурологии значение имеет учение Вернадского о ноосфере (ноос (гр. - разум, сфера - шар). Термин "ноосфера" впервые вел в научный обиход фр. ученые Э.Леруа и П. Тейар де Шарден. Считая "ноосферу", сферу разума, продолжением формы биосферы, Вернадский говорил о мировой и духовной культуре, которая возникла из растительного и животного мира ("живого вещества") и в течение многих миллионов лет существования человека превратилась в геологический фактор, изменяющий и одухотворяющий лик нашей планеты и ближайшего космоса. Он выдвинул гипотезу о том, что наряду с другими видами энергии и биохимической энергией живого вещества с появлением на земле человека начал действовать новый вид энергии, связанный с психической деятельностью и разумом, которые стали важнейшими силами в формировании нового облика планеты.

2. Наука как компонент духовной культуры общества. Взаимоотношения науки, философии и религии

Наука как компонент духовной культуры общества

Наука является одной из определяющих особенностей современной культуры и, возможно, самым динамичным ее компонентом. Сегодня невозможно обсуждать социальные, культурные, антропологические проблемы, не принимая во внимание развитие научной мысли.

Наука есть постижение мира, в котором мы живем. Постижение это закрепляется в форме знаний как мысленного (понятийного, концептуального, интеллектуального) моделирования действительности. Соответственно этому науку принято определять как высокоорганизованную и высокоспециализированную деятельность по производству объективных знаний о мире, включающем и самого человека. Становление и развитие опытной науки в XVII столетии привело к коренным преобразованиям образа жизни человека.

Мышление людей стало опираться на представление о наличии законов природы, делая невероятным такие вещи, как магия и колдовство. Перелом совершился в XVII столетии. В это столетие впервые наука о природе и математика выдвинулись в жизнь, получили значение как изменяющие условия человеческого существования исторические силы. Современное развитие науки ведет к дальнейшим преобразованиям всей системы жизнедеятельности человека. Особо впечатляюще ее воздействие на развитие техники и новейших технологий, воздействие научно-технического прогресса на жизнь людей. Наука создает новую среду для бытия человека.

Основные черты науки: 1)универсальность; 2)фрагментарность; 3)общезначимость; 4)систематичность; 5)незавершённость; 6)преемственность; 7)критичность; 8)достоверность; 9)внеморальность;1 0)рациональность, 11)чувственность.

Отличие науки от других отраслей культуры:

От мифологии- наука стремится к формированию законов развития природы, допускающих эмпирическую проверку, мифология- к объяснению мира в целом. От религии- в науке преобладает разум, в религии- вера.

Взаимоотношения науки, философии и религии

Водораздел между наукой и религией проходит в соответствии с соотношением в этих отраслях культуры разума и веры. В науке преобладает разум, но и в ней имеет место вера, без которой познание невозможно -- вера в чувственную реальность, которая дается человеку в ощущениях, вера в познавательные возможности разума и в способность научного знания отражать действительность. Без такой веры ученому трудно было бы приступить к научному исследованию. Наука не исключительно рациональна, в ней имеет место и интуиция, особенно на стадии формулирования гипотез. Наука может сосуществовать с религией, поскольку внимание этих отраслей культуры устремлено на разные вещи: в науке -- на эмпирическую реальность, в религии -- преимущественно на внечувственное.

Специфика науки не только в том, что она не берется за изучение мира в целом, подобно философии, а представляет собой частное познание, но также и в том, что результаты науки требуют эмпирической проверки. В отличие от философских утверждений, они не только подтверждаемы с помощью специальных практических процедур или подвержены строгой логической выводимости, как в математике, но и допускают принципиальную возможность их эмпирического опровержения. Все это позволяет провести демаркационную линию между философией и наукой. Ученых порой представляли в качестве так называемых "стихийных материалистов" в том плане, что им присуща изначальная вера в материальность мира.

3. Естественная и гуманитарная культуры

Человек обладает знанием об окружающей вселенной о самом себе и собственных произведениях. Это делит всю имеющуюся у него информацию на два больших раздела естественнонаучное и гуманитарное знание. Различие между естественным и гуманитарным знанием состоит в том, что:

· основано на разделении субъекта, (человека) и объекта исследования (природы), при этом преимущественно изучается объект. Центром второй сферы знания - гуманитарной является сам субъект познания. То есть то что изучают естественные науки материально, предмет изучения гуманитарных дисциплин носит скорее идеальный характер, хотя изучается разумеется в своих материальных носителях. Важной особенностью гуманитарного знания в отличие от естественно научного, является нестабильность быстрая изменчивость объектов изучения.

· в природе в большинстве случаев господствуют определенные и необходимые причинно-следственные взаимосвязи и закономерности, поэтому основная задача естественных наук выявить эти связи и на их основе объяснить природные явления, истинна здесь непреложна и может быть доказана. Явления духа даны для нас непосредственно, мы переживаем их как свои, основной принцип здесь понимание, истинность данных - данных в значительной степени субъективна, она результат не доказывания, а интерпретации.

Метод естествознания "генерализирующий" (то есть его цель отыскать общее в разнообразных явлениях, подвести их под общее правило), закон тем важнее, чем он универсальнее, чем больше случаев под него подпадает. В гуманитарных науках, тоже выводится общие закономерности, иначе они небыли бы науками, но поскольку основным объектом исследования является человек, невозможно пренебречь его индивидуальностью, поэтому метод гуманитарного знания можно назвать "индивидуализирующим.

На естественные и гуманитарные науки в разной степени оказывает влияние система человеческих ценностей. Для естественных наук нехарактерны ценностно-окрашенные суждения, составляющие существенный элемент гуманитарного знания. Гуманитарное знание может испытывать влияние той или иной идеологии, и в гораздо большей степени связана с ней, чем естественно научное знание.

Таким образом можно утверждать закономерно выделения естественно научной и гуманитарной культур как особых типов культуры, они неразрывно связаны между собой.

4. Структура науки и модели ее развития

Наука - это специализированная система идеальной, знаково-смысловой и вещественно-предметной деятельности людей, направленная на достижение максимально достоверного истинного знания о действительности.

Наука составляет существенную часть человеческого способа освоения действительности.

Субъект - носитель сознательной целенаправленной деятельности. Субъектами науки являются ученые и специалисты - научные работники, коллективы ученых и обслуживающий персонал, и т.п. В предельно общем выражении субъектом науки выступает человечество как всеобщий носитель познавательной потребности и пользователь научными результатами.

Объект (в общем понимании) - это все состояния бытия, которые становятся сферой приложения активности субъекта.

Объекты науки универсальны. Сюда включаются явления и сущности, законы и случайности микро-, макро- и мегамиров, внешне объективированные и внутреннеидеальные состояния человека и социальных групп.

Уникальность объектов науки - их второе свойство. Оно состоит в том, что, в отличие от чувственно воспринимаемой житейской конкретности, в поле активности ученого присутствуют теоретические конструкции, которым нет непосредственного аналога в природном окружении.

В связи с усложнением научного познания различают объект науки и предмет научного исследования. Предметом научного исследования становится конкретная часть объекта науки. Например, объектом биологии в целом выступает живое вещество, а предметом физиологии высшей нервной деятельности - процессы центральной нервной системы.

Цели науки. Цель вообще - это предвосхищение в мышлении человека средств, последовательности и результатов осуществления деятельности. Благодаря цели действия людей обретают конкретную последовательность и эффективность.

Цели науки многообразны. К ним относятся: описание, объяснение.

Систематизация знаний и реализация полученных научных результатов в управлении, производстве и других сферах общественной жизни, в улучшении ее качества - все это также является целями науки. Их как бы задает общество, а не объект. Одним словом, цели науки - это сложная система ожидаемых результатов научной деятельности.

Средства науки. Средства - это способы действия и орудия для осуществления какой-либо деятельности.

К средствам науки относят в первую очередь методы мышления - правила, следуя которым можно оптимально достичь положительного результата, а также методы эмпирического исследования - правила наблюдений, экспериментов и т.д.

Универсальные средства науки - язык и разумно-рассудочный уровень мышления.

Конечный продукт, результат - это итог, завершение, показатель осуществленной последовательности действий. Результаты науки также многообразны. Получение научного знания характеризуется следующими показателями: объективная истинность (наибольшая степень соответствия свойствам объекта, отсечение пристрастий, оценок самого ученого), систематизированность, логическая обоснованность, полнота для данного уровня познания, открытость для компетентной критики, интерсубъективность (т.е. знание есть результат деятельности не одиночки ученого, а целостного процесса развития науки, поэтому открытия одних ученых проверяют другие), практическая применимость.

Формами научного знания выступают: научные факты, гипотезы, проблемы, законы, теории, концепции, научные картины мира.

Развитие науки определяется внутренними и внешними факторами.

Внутренние - динамика развития самой науки внутри себя. (Отрицательный результат является результатом!)Скачкообразность развития науки (внутренний фактор).

Всегда имеется качественно отличие новой теории от старой (Может быть и полный отказ от теории [теплород]). Развитие происходит революционно!

Внешние - влияние государственной системы. Государство часто тормозит развитие науки.

Немецкий философ К. Ясперс говорит о двух этапах становления науки.

I этап: "становление логически и методически осознанной науки -- греческая наука и параллельно зачатки научного познания мира в Китае и Индии". II этап: "возникновение современной науки, вырастающей с конца средневековья, решительно утверждающейся с ХVII в. и развертывающейся во всей своей широте с ХIХ в."

Именно в ХVII в. произошло то, что дало основание говорить о научной революции -- радикальной смене основных компонентов содержательной структуры науки, выдвижении новых принципов познания, категорий и методов.

5. Понятие метода. Классификация методов и уровней научного познания. Принципы позиции

Понятие метода

Понятие метод (от греческого слова "методос" -- путь к чему-либо) означает совокупность приемов и операций практического и теоретического освоения действительности.

Метод вооружает человека системой принципов, требований, правил, руководствуясь которыми он может достичь намеченной цели. Владение методом означает для человека знание того, каким образом, в какой последовательности совершать те или иные действия для решения тех или иных задач, и умение применять это знание на практике.

Таким образом, метод (в той или иной своей форме) сводится к совокупности определенных правил, приемов, способов, норм познания и действия. Он есть система предписаний, принципов, требований, которые ориентируют субъекта в решении конкретной задачи, достижении определенного результата в данной сфере деятельности. Он дисциплинирует поиск истины, позволяет (если правильный) экономить силы и время, двигаться к цели кратчайшим путем. Основная функция метода -- регулирование познавательной и иных форм деятельности.

Учение о методе начало развиваться еще в науке Нового времени. Ее представители считали правильный метод ориентиром в движении к надежному, истинному знанию.

Существует целая область знания, которая специально занимается изучением методов и которую принято именовать методологией. Методология дословно означает "учение о методах" (ибо происходит этот термин от двух греческих слов: "методос" -- метод и "логос" -- учение). Изучая закономерности человеческой познавательной деятельности, методология вырабатывает на этой основе методы ее осуществления. Важнейшей задачей методологии является изучение происхождения, сущности, эффективности и других характеристик методов познания.

Классификация методов и уровней научного познания

Методы научного познания принято подразделять по степени их общности, т. е. по широте применимости в процессе научного исследования.

Всеобщих методов в истории познания известно два: диалетический и метафизический. Это общефилософские методы. Метафизический метод с середины XIX века начал все больше и больше вытесняться из естествознания диалектическим методом.

Вторую группу методов познания составляют общенаучные методы, которые используются в самых различных областях науки, т. е. имеют весьма широкий, междисциплинарный спектр применения.

Различают два уровня научного познания: эмпирический и теоретический.. Одни общенаучные методы применяются только на эмпирическом уровне (наблюдение, эксперимент, измерение), другие -- только на теоретическом (идеализация, формализация), а некоторые (например, моделирование) -- как на эмпирическом, так и на теоретическом уровнях. Эмпирический уровень научного познания характеризуется непосредственным исследованием реально существующих, чувственно воспринимаемых объектов. Особая роль эмпирии в науке заключается в том, что только на этом уровне исследования мы имеем дело с непосредственным взаимодействием человека с изучаемыми природными или социальными объектами.

К третьей группе методов научного познания относятся методы, используемые только в рамках исследований какой-то конкретной науки или какого-то конкретного явления. Такие методы именуются частнонаучными. При этом частнонаучные методы, как правило, содержат в различных сочетаниях те или иные общенаучные методы познания. В частнонаучных методах могут присутствовать наблюдения, измерения, индуктивные или дедуктивные умозаключения и т. д. Характер их сочетания и использования находится в зависимости от условий исследования, природы изучаемых объектов.

Еще одну группу методов научного познания составляют так называемые дисциплинарные методы, которые представляют собой системы приемов, применяемых в той или иной дисциплине, входящей в какую-нибудь отрасль науки или возникшей на стыке наук. Каждая фундаментальная наука представляет собой комплекс дисциплин, которые имеют свой специфический предмет и свои своеобразные методы исследования.

К последней, пятой группе относятся методы междисциплинарного исследования являющиеся совокупностью ряда синтетических, интегративных способов (возникших как результат сочетания элементов различных уровней методологии), нацеленных главным образом па стыки научных дисциплин.

Таким образом, в научном познании функционирует сложная, динамичная, целостная, субординированная система многообразных методов разных уровней, сфер действий, направленности и т. п., которые всегда реализуются с учетом конкретных условий.

6. Общенаучные методы теоретического познания (наблюдение, эксперимент. измерения)

Наблюдение

Наблюдение есть чувственное (преимущественно-визуальное) отражение предметов и явлений внешнего мира. Наблюдение -- это целенаправленное изучение предметов, опирающееся в основном на такие чувственные способности человека, как ощущение, восприятие, представление; в ходе наблюдения мы получаем знание о внешних сторонах, свойствах и признаках рассматриваемого объекта. Это -- исходный метод эмпирического познания, позволяющий получить некоторую первичную информацию об объектах окружающей действительности.

При наблюдении отсутствует деятельность, направленная на преобразование, изменение объектов познания. По способу проведения наблюдения могут быть непосредственными и опосредованными.

Эксперимент

Эксперимент -- более сложный метод эмпирического познания по сравнению с наблюдением. Он предполагает активное, целенаправленное и строго контролируемое воздействие исследователя на изучаемый объект для выявления и изучения тех или иных сторон, свойств, связей. При этом экспериментатор может преобразовывать исследуемый объект, создавать искусственные условия его изучения, вмешиваться в естественное течение процессов. По своему замыслу эксперимент всегда опосредован предварительным теоретическим знанием: он задумывается на основании соответствующих теоретических знаний и его целью зачастую является подтверждение или опровержение научной теории или гипотезы.

Эксперимент включает в себя другие методы эмпирического исследования (наблюдения, измерения). В то же время он обладает рядом важных, присущих только ему особенностей.

Во-первых, эксперимент позволяет изучать объект в "очищенном" виде, т. е. устранять всякого рода побочные факторы, наслоения, затрудняющие процесс исследования.

Во-вторых, в ходе эксперимента объект может быть поставлен в некоторые искусственные, в частности, экстремальные условия, т. е. изучаться при сверхнизких температурах, при чрезвычайно высоких давлениях или, наоборот, в вакууме, при огромных напряженностях электромагнитного поля и т. п.

В-третьих, изучая какой-либо процесс, экспериментатор может вмешиваться в него, активно влиять на его протекание.

В-четвертых, важным достоинством многих экспериментов является их воспроизводимость.

В зависимости от характера проблем, решаемых в ходе экспериментов, последние обычно подразделяются на исследовательские и проверочные.

Исследовательские эксперименты дают возможность обнаружить у объекта новые, неизвестные свойства. Результатом такого эксперимента могут быть выводы, не вытекающие из имевшихся знаний об объекте исследования.

Измерение

Большинство научных экспериментов и наблюдений включает в себя проведение разнообразных измерений. Измерение - это процесс, заключающийся в определении количественных значений тех или иных свойств, сторон изучаемого объекта, явления с помощью специальных технических устройств.

Существует несколько видов измерений. Исходя из характера зависимости измеряемой величины от времени, измерения разделяют на статические и динамические.

7. Общенаучные методы теоретического познания (абстрагирование, идеализация, формализация, индукция и дедукция)

Абстрагирование

В процессе абстрагирования происходит отход (восхождение) от чувственно воспринимаемых конкретных объектов (со всеми их свойствами, сторонами и т. д.) к воспроизводимым в мышлении абстрактным представлениям о них. При этом чувственно-конкретное восприятие как бы "...испаряется до степени абстрактного определения". Абстрагирование, таким образом, заключается в мысленном отвлечении от каких-то -- менее существенных -- свойств, сторон, признаков изучаемого объекта с одновременным выделением, формированием одной или нескольких существенных сторон, свойств, признаков этого объекта. Результат, получаемый в процессе абстрагирования, именуют абстракцией (или используют термин "абстрактное" -- в отличие от конкретного).

Идеализация

Мыслительная деятельность исследователя в процессе научного познания включает в себя особый вид абстрагирования, который называют идеализацией. Идеализация представляет собой мысленное внесение определенных изменений в изучаемый объект в соответствии с целями исследований.

Основное положительное значение идеализации как метода научного познания заключается в том, что получаемые на ее основе теоретические построения позволяют затем эффективно исследовать реальные объекты и явления. Упрощения, достигаемые с помощью идеализации, облегчают создание теории, вскрывающей законы исследуемой области явлений материального мира. Если теория в целом правильно описывает реальные явления, то правомерны и положенные в ее основу идеализации.

Формализация

Под формализацией понимается особый подход в научном познании, который заключается в использовании специальной символики, позволяющей отвлечься от изучения реальных объектов, от содержания описывающих их теоретических положений и оперировать вместо этого некоторым множеством символов (знаков).

Этот прием заключается в построении абстрактно-математических моделей, раскрывающих сущность изучаемых процессов действительности. При формализации рассуждения об объектах переносятся в плоскость оперирования со знаками (формулами).

Индукция

Индукция (от лат. inductio -- наведение, побуждение) есть формальнологическое умозаключение, которое приводит к получению общего вывода на основании частных посылок. Другими словами, это есть движение нашего мышления от частного к общему.

Индукция, используемая в научном познании (научная индукция), может реализовываться в виде следующих методов:

1. Метод единственного сходства

2. Метод единственного различия

3. Соединенный метод сходства и различия

4. Метод сопутствующих изменений

5. Метод остатков

Дедукция

Дедукция (от лат. deductio - выведение) есть получение частных выводов на основе знания каких-то общих положений. Другими словами, это есть движение нашего мышления от общего к частному, единичному.

Но особенно большое познавательное значение дедукции проявляется в том случае, когда в качестве общей посылки выступает не просто индуктивное обобщение, а какое-то гипотетическое предположение, например новая научная идея. В этом случае дедукция является отправной точкой зарождения новой теоретической системы. Созданное таким путем теоретическое знание предопределяет дальнейший ход эмпирических исследований и направляет построение новых индуктивных обобщений.

8. Общенаучные методы, применяемые на эмпирическом и теоретическом уровнях (анализ и синтез, аналогия и моделирование, гипотеза)

Гипотеза

В методологии термин "гипотеза" используется в двух смыслах: как форма существования знания, характеризующаяся проблематичностью, недостоверностью, нуждаемостью в доказательстве, и как метод формирования и обоснования объяснительных предложений, ведущий к установлению законов, принципов, теорий. Гипотеза в первом смысле слова включается в метод гипотезы, но может употребляться и вне связи с ней.

Анализ и синтез

Под анализом понимают разделение объекта (мысленно или реально) на составные части с целью их отдельного изучения. В качестве таких частей могут быть какие-то вещественные элементы объекта или же его свойства, признаки, отношения и т. п.

Анализ -- необходимый этап в познании объекта. С древнейших времен анализ применялся, например, для разложения на составляющие некоторых веществ. Заметим, что метод анализа сыграл в свое время важную роль в крушении теории флогистона.

В процессе синтеза производится соединение воедино составных частей (сторон, свойств, признаков и т. п.) изучаемого объекта, расчлененных в результате анализа. На этой основе происходит дальнейшее изучение объекта, но уже как единого целого. При этом синтез не означает простого механического соединения разъединенных элементов в единую систему. Он раскрывает место и роль каждого элемента в системе целого, устанавливает их взаимосвязь и взаимообусловленность, т. е. позволяет понять подлинное диалектическое единство изучаемого объекта.

Аналогия и моделирование

Под аналогией понимается подобие, сходство каких-то свойств, признаков или отношений у различных в целом объектов. Установление сходства (или различия) между объектами осуществляется в результате их сравнения. Таким образом, сравнение лежит в основе метода аналогии.

Под моделированием понимается изучение моделируемого объекта (оригинала), базирующееся на взаимооднозначном соответствии определенной части свойств оригинала и замещающего его при исследовании объекта (модели) и включающее в себя построение модели, изучение ее и перенос полученных сведений на моделируемый объект -- оригинал.

В зависимости от характера используемых в научном исследовании моделей различают несколько видов моделирования.

1. Мысленное (идеальное) моделирование.

2. Физическое моделирование.

3. Символическое (знаковое) моделирование.

4. Численное моделирование на компьютере.

Метод моделирования непрерывно развивается: на смену одним типам моделей по мере прогресса науки приходят другие. В то же время неизменным остается одно: важность, актуальность, а иногда и незаменимость моделирования как метода научного познания.

9. Основные закономерности развития естествознания. Дифференциация и интеграция наук. Темы развития

Научная теория - система истинного, доказанного знания.

Основные элементы научного познания:

- твердо установленные факты;

- закономерности, обобщающие группы фактов;

- теории представляющие собой знание системы закономерностей и совокупности описывающих некий фрагмент реальности;

- научные картины мира.

Структура построения любой естественнонаучной теории определяется двумя основными факторами: 1) выбором тех или иных основных посылок, 2) типом логического вывода.

Структура естественнонаучной теории:

· определенный круг экспериментальных данных;

· выбор различия опытных данных и экспериментальных закономерностей и создание на их основе модели и теории;

· осуществление обратной связи между моделью и экспериментальными данными;

· --корректировка модели;

· переведение модели на математический язык;

· аналогия с какой-либо теорией;

· определение физического смысла вводимых понятий.

Основные способы построения естественнонаучных теорий:

Индукция (эмпиризм) - на основании опыта (наблюдений, экспериментов); от частного к общему.

Дедукция (рационализм) - разумный, целесообразный и обоснованный подход.

Гипотетико-дедуктивный - подтверждение гипотезы конституирует ее в теоретический закон.

Современную науку очень часто называют "большой наукой". Она имеет сложную разветвленную систему.

Сначала обнаружилось, что изучать мир гораздо проще, разбивая его на "простые элементы". Поэтому последующий рост научных знаний сопровождался непрерывной дифференциацией, дроблением на мелкие разделы и подразделы (например, в физике: механика, оптика, термо-, электродинамика…). Параллельно, стала утверждаться идея единства всех явлений природы и дисциплин. На данный момент интеграция стала ведущей закономерностью, но параллельно продолжается и процесс дифференциации.

Сегодня наука выступает не только как опора в развитии человечества; она же может поставить нас на грань уничтожения. Наука никогда не развивалась в условиях социального вакуума. Некоторые ее направления напрямую связаны с обслуживанием человека, его потребностей (например, биология, генная инженерия…). Но любое научное открытие можно употребить во вред человечеству. Поэтому социально-этическое и гуманистическое регулирование науки должно стать основой современного этапа развития науки.

10. Основные этапы развития естествознания. Научные революции

Естествознание - наука о природе ("естество"-"природа"). Предмет естествознания- факты, явления, которые воспринимаются нашими органами чувств, окружающий нас мир и наше понимание мира. А также - различные формы движения материи в природе; лестница последовательных уровней организации материи и их взаимосвязи; основные формы всякого бытия- пространство и время; закономерная связь явлений природы.

В развитии естествознания можно выделить 3 основных этапа:

1) Естествознание древнего мира.

Создаваемые концепции носили мировоззренческий характер, не было завершенного деления на дисциплины; допускался экспериментальный метод; существовали ошибочные построения (умозаключения)

2) Классический период (нач.18 в. - нач. 20 в.)

Четкое разделение наук на традиционные области. Основной инструмент познания и критерий истинности - эксперимент

3) Современное естествознание

Накопление нового фактического материала, возникновение множества новых дисциплин на стыках традиционных. Удорожание науки; возрастает роль теоретических исследований, сохраняется роль эксперимента, но признается, что истина относительна.

Панорама и тенденция развития:

- взаимосвязь с НТР;

- комплексность наук (не будет обособленных технических, естественных и общественных наук) - интеграция;

Цель будущей науки: создание нового образа мира, незыблемого.

Научные революции

Первая научная революция произошла в эпоху, оставившую глубокий след в культурной истории человечества. Этот период, ознаменовавший переход от Средневековья к Новому времени, получил название Эпохи Возрождения. На основе большого числа астрономических наблюдений и расчетов Коперник создал новую, гелиоцентрическую систему мира, что явилось первой в истории человечества научной революцией.

Вторая революция - XVII век, ознаменовавшийся рождением современной науки, у истоков которой стояли такие выдающиеся ученые, как Галилей, Кеплер, Ньютон. В учении Галилео Галилея (1564-1642) были заложены основы нового механистического естествознания.

Вторая научная революция завершалась творчеством одного из величайших ученых в истории человечества, каковым был Исаак Ньютон (1643-1727. Его научное наследие чрезвычайно разнообразно. В него входит и создание дифференциального исчисления, и важные астрономичекие наблюдения, которые Ньютон проводил с помощью собственноручно построенных зеркальных телескопов, и большой вклад в развитие оптики. Но самым главным научным достижением Ньютона было продолжение и завершение дела Галилея по созданию классической механики.

Начало процессу стихийной диалектизации естественных наук, составившему суть третьей революции в естествознании, положила работа немецкого ученого и философа Иммануила Канта,1724-1804) "Всеобщая естественная история и теория неба", в которой была сделана попытка исторического объяснения происхождения Солнечной системы.

IV революция - последние годы ХIХ столетия и первые десятилетия ХХ века: 1897г. открытие первой элементарной частицы английским физиком Джозефом Джоном Томсоном, который предложил первую (электромагнитную) модель атома, появление новой (планетарной) модели атома, предложенной английским физиком Эрнестом Резерфордом.По его мнению, атом подобен Солнечной системе: он состоит из ядра и электронов, которые обращаются вокруг него, разработка немецким физиком Максом Планком на рубеже ХХ века квантовой теории.

11. Принципиальные особенности и общие контуры современной естественно-научной картины мира

Картина мира - это целостное миропонимание, синтезирующее знания на основе систематизирующего начала (научного принципа, идеи, религиозного догмата и т. д.), который определяет мировоззренческую установку человека, его ценностные поведенческие ориентиры.

В структуре этой картины мира отчетливо видны 4 взаимосвязанные компоненты ("стихии"). Кстати подобные 4 стихии видны у же в самой структуре мироздания. Эти 4 "стихии" формируют две "перекладины креста", взаимосвязанные и обусловленные. И эта взаимосвязь простирается не только в прошлое. Она существует в настоящем и она обязательно связана с будущим. Главная принципиальная особенность современной естественно-научной картины мира - принцип глобального эволюционизма можно пояснить тождеством

В этом тождестве События и Перемены "оживили" ранее статическую Вселенную, обнаружили в ней единство и тесную эволюционную взаимосвязь всех ее фрагментов. Современные представления о мире формируются на основе дифференциации и интеграции естественных наук, единстве физического знания и т. п. Эволюционную преемственность картин мироздания можно характеризовать тождеством, приведенное выше.

Это тождество отражает единство структурно-функционального аспектов современной картины мира и имеет глубокую взаимосвязь с уровнями иерархии материи.



12. Структурные уровни организации материи. Фундаментальные константы

Структурные уровни организации материи.

Структурные уровни материи образованы из определённого множества объектов какого- либо класса и характеризуется особым типом взаимодействия между составляющими их элементами. Критерием для выделения различных структурных уровней служат следующие признаки:

Пространственно- временные масштабы, совокупность важнейших свойств, специфические законы движения, степень относительной сложности, возникающей в процессе исторического развития материи в данной области мира, некоторые другие признаки.

Микро-, макро- и мегамиры. Известные в настоящее время структурные уровни матери могут быть выделены по вышеперечисленным признакам в следующие области.

1. Микромир. Сюда относятся: частицы элементарные и ядра атомов- область порядка 10^-15 см, атомы и молекулы 10^-8 - 10^-7 см.

2. Макромир: макроскопические тела 10^-6 - 10^-7 см

3. Мегамир: космические системы и неограниченные масштабы до 1028 см.

Деление материи на структурные уровни носит относительный характер. В доступных пространственно- временных масштабах структурность материи проявляется в её системной организации, существовании в виде множества иерархически взаимодействующих систем, начиная от элементарных частиц и кончая Метагалактикой.

Структура материи - ее строение в макромире, т. е. существование в виде молекул, атомов, элементарных частиц и т. д.

Проявлениями структурной бесконечности материи выступают:

· неисчерпаемость объектов процессов микромира;

· бесконечность пространства и времени;

· бесконечность изменений и развития процессов.

Типы связей на разных структурных уровнях:

1. В масштабах 10^-13 см - сильные взаимодействия, целостность ядра обеспечивается ядерными силами.

2. Целостность атомов, молекул, макротел обеспечивают электромагнитные силы.

3. В космических масштабах - гравитационные силы.

Фундаментальные константы

Главными фундаментальными константами обычно считают гравитационную константу (G), постоянную Планка (h) и скорость света ( и тот факт, что в фундаментальной физике многие ученые применяют такую систему единиц, в которой они равны 1. Особенно большую значимость в глазах ученых эта тройка констант приобрела после того, как М.Планк, путем их комбинации, открыл новые единицы длины массы и времени, которые были названы "планковские единицы".

13. Макромир. Концепции классического естествознания (корпускулярная и континуальная)

В физике различают понятия микромир и макромир - соответственно как область физических исследований микрочастиц и привычных нам объектов природы, с которыми обычно сталкивается человек.

Представления о строении материи находят свое выражение в борьбе двух концепций:

- прерывности или дискретности - корпускулярная концепция (неизменность атомов; все явления природы - результат движения частиц образованных из единой материи, все на Земле состоит из корпускул - мини частиц, т.е. прерывность и дискретность материи).

- непрерывности - континуальная концепция (существует 2 вида материи: вещество и поле, различия между которыми фиксируется на уровне явлений микромира, материя состоит из непрерывных волн, т.е. постоянство материи).

Эти две противоположные концепции описания природы пришли к компромиссу в теории корпускулярно-волнового дуализма (свет обладает и свойствами непрерывных электромагнитных волн и свойствами дискретных фотонов).

Частицы неотделимы от создаваемых ими полей и каждое поле вносит свой вклад в структуру частиц, обуславливая их свойства; единство корпускулярных и волновых свойств всех частиц и фотонов. В этом проявляется единство прерывности и непрерывности в структуре материи.

14. Мегамир. Закон всемирного тяготения и астрономические модели вселенной

Мегамир

Мегамир - мир огромных космических масштабов и скоростей, расстояние в котором измеряется световыми годами, а время существования космических объектов - миллионами и миллиардами лет.

Закон всемирного тяготения и астрономические модели вселенной

Вселенная как целое является предметом особой астрономически" науки - космологии, имеющей древнюю историю. Современная космология - это сложная, комплексная и быстро развивающаяся система естественно-научных (астрономия, физика, химия и др.) и философских знаний о Вселенной в целом, основанная как на наблюдательных данных, так и на теоретических выводах, относящихся к охваченной астрономическими наблюдениями части Вселенной.

Существует две основные группы теорий эволюции Вселенной.

Поскольку именно тяготение определяет взаимодействие масс на больших расстояниях, а значит, динамику космической материи в масштабах Вселенной, то теоретическим ядром космологии выступает теория тяготения, а современной космологии - релятивистская теория тяготения. Поэтому современную космологию называют релятивистской.

Вселенная Эйнштейна пространственно конечна; она имеет конечные размеры, но не имеет границ! В этой модели пространственный объем Вселенной с равномерно распределенными в нем галактиками конечен; но границ у этого пространства нет.

Нестационарная релятивистская космология. С критикой предложенной Эйнштейном космологической модели выступил наш отечественный выдающийся математик и физик-теоретик А. А. Фридман. Фридман показал, что теоретическая модель Эйнштейна является лишь частным решением гравитационных уравнений для однородных и изотропных моделей, а в общем случае решения зависят от времени.

Теория расширяющейся Вселенной основана на истолковании экспериментально зафиксированного красного смещения 85-спектральных линий галактик как следствия эффекта Допплера, объясняющего красное смещение разбеганием галактик.

Модель горячей Вселенной.

В соответствии с наиболее распространенным представлением возраст Вселенной составляет 15 млрд. лет.

В основе современных представлений об эволюции Вселенной лежит модель горячей Вселенной, или "Большого Взрыва", основы которой были заложены в трудах американского физика русского происхождения Дж. Гамова и его сотрудников в конце 40-х гг. XX в.

В соответствии с этой концепцией Вселенная на ранних стадиях расширения характеризовалась не только высокой плотностью вещества, но и его высокой температурой.

15. Микромир. Квантование мира. Корпускулярно-волновой дуализм. Вероятностный характер микропроцессов

Микромир - мир предельно малых, непосредственно не наблюдаемых микрообъектов, пространственная размерность которых исчисляется от 10^-8 до 10^-18см, а время жизни - от бесконечности до 10 ^-24с.

Гипотеза о всеобщем дуализме частицы и волны, выдвинутая Луи де Бройлем, позволила построить теорию, охватывающую свойства материи и света в их единстве. Кванты света становились при этом особым моментом всеобщего строения микромира.

В конце XVII в. почти одновременно возникли две, казалось бы, взаимоисключающие теории света: И. Ньютон предложил теорию, согласно которой свет представляет собой поток световых частиц (корпускул), летящих от светящегося тела по прямолинейным траекториям; X. Гюйгенс (1629-1695) вдвинул волновую теорию, рассматривающую свет как упругую волну, распространяющуюся в мировом эфире.

В течение ста с лишним лет корпускулярная теория имела гораздо больше приверженцев, чем волновая.

Однако в начале XIX в. французскому физику О.Ж. Френелю (1788-1827) удалось на основе волновых представлений выявить все известные в то время оптические явления.

В результате волновая теория света получила всеобщее признание, а корпускулярная теория была забыта почти на столетие.

В конце XIX-начале XX вв. ряд новых опытов заставил вновь вернуться представлению об особых световых частицах - фотонах. Было установлено, что свет имеет двойственную природу, сочетая в себе как волновые свойства, так и свойства, присущие частицам.

В одних явлениях, таких как интереренция, дифракция и поляризация, свет ведет себя, как волна, в других фотоэффект, эффект Комптона) - как поток частиц (фотонов).

По современным представлениям свет имеет двойственную корпускулярно-волновую природу (в связи с этим принято говорить о корпускулярно-волновам дуализме): в одних случаях он ведет себя как электромагнитная волна, в других - как поток особых частиц или корпускул (фотонов).

Согласно современным представлениям электромагнитная природа света - это лишь одна разновидность проявления света. Другая разновидность характеризуется его квантовой природой.

Экспериментальное подтверждение идеи де Бройля об универсальности корпускулярно-волнового дуализма, ограниченность применения классической механики к микрообъектам, диктуемая принципами дополнительности и неопределенности, а также противоречие целого ряда экспериментов применяемым в начале XX в. теориям привели к новому этапу развития физических представлений окружающего мира, ив особенности микромира-- созданию квантовой механики, описывающей свойства микрочастиц с учетом их волновых особенностей. Ее создание и развитие охватывают периоде 1900 г. (формулировка Планком квантовой гипотезы) до 20-х годов XX в. и связано прежде всего с работами австрийского физика Э. Шредингера, немецкого физика В. Гейзенберга и английского физика П. Дирака.

Необходимость вероятностного подхода к описанию микрочастиц -- важная отличительная особенность квантовой теории.

В квантовой механике состояние микрочастиц описывается принципиально по-новому -- с помощью волновой функции, которая является основным носителем информации об их корпускулярных и волновых свойствах.

16. Эволюция представлений о строении атома. Постулаты Бора

Представление об атомах как неделимых мельчайших частицах веществ возникло еще в античные времена (Демокрит, Эпикур, Лукреций). В средние века учение об атомах, будучи материалистическим, не получило признания. К началу XVIII в. атомистическая теория приобретает все большую популярность. К этому времени работами французского химика А. Лавуазье (1743--1794), великого русского ученого М.В. Ломоносова и английского химика и физика Д. Дальтона (1766--1844) была доказана реальность существования атомов. Однако в это время вопрос о внутреннем строении атомов даже не возникал, так как атомы считались неделимыми.

Большую роль в развитии атомистической теории сыграл выдающийся русский химик Д.И. Менделеев, разработавший в 1869 г. периодическую систему элементов, в которой впервые на научной основе был поставлен вопрос о единой природе атомов. Во второй половине XIX в. было экспериментально доказано, что электрон является одной из основных частей любого вещества. Эти выводы, а также многочисленные экспериментальные данные привели к тому, что в начале XX в. серьезно встал вопрос о строении атома.

Различные предположения о строении атома долгое время не подтверждались какими-либо экспериментальными данными. Лишь в конце XIX в. были сделаны открытия, показавшие сложность строения атома и возможность превращения при определенных условиях одних атомов в другие. На основе этих открытий начало быстро развиваться учение о строении атома. Первые косвенные подтверждения о сложной структуре атомов были получены при изучении катодных лучей, возникающих при электрическом разряде в сильно разреженных газах. Частицы, получившие название электронов, были открыты в 1897 г. английским физиком Дж. Томсоном. Томсон предложил первую модель атома, представив атом как сгусток материи, обладающий положительным электрическим зарядом, в который вкраплено столько электронов, что превращает его в электрически нейтральное образование. В этой модели предполагалось, что под влиянием внешних воздействий электроны могли совершать колебания, т. е. двигаться ускоренно.

Резерфордом была предложена схема строения атома или, как обыкновенно говорят, планетарная модель атома, легко объясняет явления отклонения альфа-частиц. Действительно, размеры ядра и электронов чрезвычайно малы по сравнению с размерами всего атома, которые определяются орбитами наиболее удаленных от ядра электронов, поэтому большинство альфа-частиц пролетает через атомы без заметного отклонения.

Постулаты Бора

Первая попытка построить качественно новую квантовую -- теорию атома была предпринята в 1913 г. I Нильсом Бором. Он поставил цель связать в единое целое эмпирические закономерности линейчатых спектров, ядерную модель атома Резерфорда и квантовый характер излучения и поглощения света. В основу своей теории Бор положил ядерную модель Резерфорда.