Концепции современного естествознания
Проблема классификации наук на протяжении всей истории научного познания. Принципы периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева. Способы определения инертной и гравитационной массы. Квантовые постулаты Бора об устройстве атома.
| Рубрика | Биология и естествознание |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 22.12.2010 |
| Размер файла | 62,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
34
Содержание
1. Классификация наук
2. Периодическая система Менделеева
3. Принцип эквивалентности
3.1 Инертная и гравитационная массы
3.2 Принцип эквивалентности
4. Квантовые постулаты Бора
5. Энтропия. Принцип возрастания энтропии
6. Основные понятия Синергетики
7. Теория происхождения человека
Список литературы
1. Классификация наук
Прежде всего попытаемся охватить в общих чертах проблему классификации наук на протяжении всей истории научного познания, совершившего путь от древности через современность и в перспективе к будущему. Проблема классификации наук - это проблема связи между науками и вместе с тем проблема структуры всего научного знания. Чтобы правильно вскрыть основную тенденцию её развития, необходимо взглянуть на неё с исторической точки зрения. Тогда мы обнаружим утрату прежней простоты и стройности в общей классификации наук, во всей структуре научного знания и появление существенно новых моментов, противоречащих тем основам, на которые опиралось всё строение научного знания ещё в сравнительно недавнем прошлом. Основной тенденцией эволюции прежних классификаций наук, начиналась с эпохи Возрождения, когда возникло естествознание как наука, и вплоть до современности, было движение от формальных их построений, вскрывавших лишь внешние связи между науками и соответственно между их объектами, к раскрытию их внутренних связей. Этому отвечало в качестве предварительной предпосылки движение от разобщённости наук к их связанности между собой , хотя эта связанность первоначально и выступала как простое их соположение. В дальнейшем эволюция всей данной проблемы привела к проникновению сюда идей развития и всеобщей связи наук. Главным проявлением этого было более полное преодоление былой их разобщённости путём обнаружения органических переходов между различными науками. Сначала такие переходы выявлялись между смежными и вообще близким между собой науками, расположенными в их обще иерархическом ряду, затем между всё более удалёнными. Когда в эпоху Возрождения началась дифференциация наук, т. е. возникновение отдельных отраслей научного значения, то этот процесс явился ярким выражением того, что познание человека вступило в аналитическую стадию своего развития. Однако никакой внутренне необходимой связи между науками при этом не раскрывалось: науки просто «прикладывались» одна к другой довольно случайно. Поэтому и переходов между ними не могло быть обнаружено. И чем больше появлялось новых наук и чем дробнее становилась их собственная структура, тем труднее и сложнее было их объединение в единую систему при создании общей классификации. Это происходило так потому, что в мышлении учёных того времени господствовал односторонне толкуемый аналитический метод, который при его абсолютизации неизбежно приводил к метафизическому способу мышления . Начиная с середины XIX в. благодаря возникновению марксизма и его философии тенденция к интеграции наук впервые обрела возможность из простого дополнения к противоположной ей тенденции приобрести самодовлеющее значение, перестать носить подчинённый характер . Но идея развития предполагает, во всяком случае, два признака, имеющие исключительно большое значение для проблемы классификации наук. Во-первых, признание генетической связи высших ступеней с низшими, из которых эти высшие возникли и развились. Отсюда иерархический ряд наук выступает как восходящий от низшего к высшему, от простого к сложному, отражая принцип развития. При этом низшее выступает в высшем как подчинённое, побочное, превзойдённое этим высшим. Во-вторых, идея развития неминуемо приводит к признанию того, что между смежными членами иерархического ряда наук должны быть обязательно переходы, переходные области, так как сам процесс развития, будучи связным, не может происходить иначе, как только путём переходов от одного к другому. Принцип координации, основанный на внешнем соположении наук, допускает образование между смежными (по ряду) науками резких разрывов и даже непереходимых пропастей. Напротив, принцип субординации по самому своему существу влечёт за собой «наведение мостов», через которые осуществляются переходы между науками и их общая взаимосвязь.От субъективности к объективности в обосновании связи наук. В неразрывности с обеими предыдущими тенденциями действует в эволюции классификации наук тенденция, направленная от субъективной трактовки обоснования их классификации к его объективной трактовке. Раньше в качестве основы, на которой строилась система умений и знаний, в том числе и научных , выбирались особенности проявления человеческого интеллекта (психики),например память (отсюда история), разум (отсюда наука), воображение (отсюда искусство). Но постепенно шаг за шагом в качестве обоснования классификации наук стали выдвигаться связи самих явлений объективного мира. Поэтому последовательность в расположении наук, т. е. отраслей человеческого знания в их общей классификации, стала всё чаще выводиться из последовательности расположения вещей и явлений, как в природе, так и в жизни человека . Переход же между неорганической и органической природой был отражён в гипотезе Ф. Энгельса о химическом происхождении жизни на Земле. В связи с этим Энгельс выдвинул идею о биологической форме движущейся материи (организм). Наконец переход между ней и общественной формой движущейся материи (историей) Энгельс осветил в трудовой теории антропогенеза. Такая тенденция в эволюции классификации наук касается их графического построения и выражения. Однолинейная форма на первый взгляд лучше других способна выразить процесс восхождения от низшего к высшему, от простого к сложному, а в общем случае--от абстрактного к конкретному. Так Ф. Энгельс составили иерархический ряд наук: математика--механика--физика--химия--биология. Однако в дальнейшем сюда потребовалось внести существенные коррективы. Прежде всего, на каждой ступени развития природы мы наблюдаем, что этот процесс совершался отнюдь не однолинейно, а раздваивался на две противоположные ветви--обе прогрессивного характера. Одна из них в перспективе имела тенденцию выйти за рамки существующей качественной степени и перейти на более высокую ступень. Другая же, будучи тоже прогрессивной, такую тенденцию не обнаружила и развёртывалась лишь в пределах уже достигнутой степени развития, т. е. в пределах существующего качества. Первую ветвь развития мы называем перспективной , вторую--неперспективной. Так, это имеет место в области неорганической и органической природы. На такие две ветви процесс развития природы раздваивается начиная с химии: органическая химия через биохимию и биоорганическую химию и химию биополимеров ведёт к биологии, прежде всего молекулярной биологии, которая изучает жизнь на самом её низком (молекулярном) уровне. Неорганическая химия через физико-химический анализ многокомпонентных систем и геохимию ведёт к геологии и всему комплексу геолого-минералогических наук. В этой поляризации химии на две основные её ветви отражается процесс раздвоения развития самой природы начинаю уже с образования первых молекул и даже ещё раньше--на атомном уровне, поскольку атомы углерода оказываются потенциальными носителями свойств живого, что и обнаруживается в ходе возникновения и последующего усложнения его соединений. В итоге общая классификация наук приобретает исключительно сложный разветвлённый характер, сменивший былую её простоту и одно линейность. Основной тенденцией в эволюции современных классификаций наук начиная примерно с середины XIX в., т. е. с момента полного развёртывания научно-технической революции, стало движение ко всё более широкому и последовательному распространению диалектики на самые основы классификации наук и вообще на все её звенья и детали. Несмотря на то, что принципы развития и всеобщей связи вместе с принципом объективности (теории отражения) достаточно глубоко проникли сюда уже давно, тем не менее, в самой структуре научного знания, в его классификации ещё сильны и дают себя знать его родимые пятна, свидетельствующие о его рождении в период господства односторонне-аналитического метода исследования. Рассмотрим шесть аспектов эволюции рассматриваемой проблемы и её тенденции в настоящее время, частично уже вполне выявившихся во второй половине нашего века, частично ещё только начавших себя проявлять .От замкнутости наук к их взаимодействию. В прошлом внутренняя связь наук обнаруживалась как возникновение переходных «мостов» между разобщёнными ранее науками или же целыми областями наук. Но за пределами этих «мостов»,т. е. за пределами междисциплинарных областей научного познания, каждая фундаментальная наука продолжала заниматься своим собственным предметом--своей специфической формой движения или же специфической стороной предмета изучения, отгораживаясь от других наук . Иными словами, между науками и изучаемыми ими предметами отношения существенно меняются и оказываются неоднозначными, а многозначными . Вырабатывается новый , комплексный метод исследования, представляющий собой дальнейшее развитие и совершенствование метода материалистической диалектики. Науки выделялись и продолжают, как правило, выделяться до сих пор не по объекту, а по формам движения или же по отдельным сторонам изучаемого предмета. Правда, Ф.Энгельс построил свою классификацию наук по формам движения, но вместе с тем попытался подвести под неё субстратную основу. Отсюда следует, что субстратный подход к изучению мира должен быть логически доведён до конца: отдельные глобальные проблемы должны быть сами приведены во взаимную связь между собой и образовать единую универсально-глобальную проблему, объектом разработки которой будет весь мир как единство в многообразии. Основу современной их классификации мы до сих пор выражали замкнутым «треугольником наук», в вершине которого стоят естественные ,общественные и философские науки. Будущая же классификация наук выступит ,очевидно, в виде объёмного многомерного образа, внутри которого названный«треугольник наук» составит как бы внутренний скелет. До сравнительно недавнего времени, как правило, строились системы теоретических, фундаментальных наук, причём главным образом естественных и математических. Переходим к общественным наукам. Науки об обществе составляют уже более сложный и более развёрнутый случай первого класса наук. Но в отличие от естествознания в общественные науки в условиях современного буржуазного общества вносится гораздо больше извращений в духе идеологии экономически и политически господствующих классов, нежели это делается в науках о природе. В дальнейшем, говоря об общественных науках, мы имеем в виду подлинные ,т. е. марксистско-ленинские, общественные науки. В такой науке субъективный момент удерживается не только в качестве понятийной формы объективного содержания, как это имеет место в случае естествознания, но и как указание на субъект истории, на субъект социального развития и социальных отношений, который органически входит в сам объект общественных наук. Ф. Энгельс отмечал, что «в истории общества действуют люди, одарённые сознанием, поступающие обдуманно или под влиянием страсти, стремящиеся к определённым целям. До сих пор мы говорили о частных науках и их группах, входящих в первый класс. Являясь в отличие от всех остальных (частных) наук наукой общей, материалистическая диалектика имеет своим объектом (предметом) не какую-либо одну область исследования, а пронизывающие все эти области (природы, общества и мышления) наиболее общие законы всякого движения, всякого развития. Поэтому по отношению ко всем остальным наукам--фундаментальным и прикладным--материалистическая диалектика выступает в качестве интегративного фактора, способствующего их взаимодействию и их взаимосвязыванию между собой.
2. Периодическая система Менделеева
На основе Периодического закона Д.И. Менделеев создал периодическую систему химических элементов, которая состояла из 7 периодов и 8 групп (короткопериодный вариант таблицы). В настоящее время чаще используется длиннопериодный вариант Периодической системы (7 периодов, 8 групп, отдельно показаны элементы - лантаноиды и актиноиды).
Периоды - это горизонтальные ряды таблицы, они подразделяются на малые и большие. В малых периодах находится 2 элемента (1-й период) или 8 элементов (2-й, 3-й периоды), в больших периодах - 18 элементов (4-й, 5-й периоды) или 32 элемента (6-й, 7-й период). Каждый период начинается с типичного металла, а заканчивается неметаллом (галогеном) и благородным газом.
Группы - это вертикальные последовательности элементов, они нумеруется римской цифрой от I до VIII и русскими буквами А и Б. Короткопериодный вариант Периодической системы включал подгруппы элементов (главную и побочную).
Подгруппа - это совокупность элементов, являющихся безусловными химическими аналогами; часто элементы подгруппы обладают высшей степенью окисления, отвечающей номеру группы.
В А-группах химические свойства элементов могут меняться в широком диапазоне от неметаллических к металлическим (например, в главной подгруппе V группы азот - неметалл, а висмут - металл).
В Периодической системе типичные металлы расположены в IА группе (Li-Fr), IIА (Mg-Ra) и IIIА (In, Tl). Неметаллы расположены в группах VIIА (F-Al), VIА (O-Te), VА (N-As), IVА (C, Si) и IIIА (B). Некоторые элементы А-групп (бериллий Ве, алюминий Al, германий Ge, сурьма Sb, полоний Po и другие), а также многие элементы Б-групп проявляют и металлические, и неметаллические свойства (явление амфотерности).
Для некоторых групп применяют групповые названия: IА (Li-Fr) - щелочные металлы, IIА (Ca-Ra) - щелочноземельные металлы, VIА (O-Po) - халькогены, VIIА (F-At) - галогены, VIIIА (He-Rn) - благородные газы. Форма Периодической системы, которую предложил Д.И. Менделеева, называлась короткопериодной или классической. В настоящее время больше используется другая форма Периодической системы - длиннопериодная.
Периодический закон Д.И. Менделеева и Периодическая система химических элементов стали основой современной химии. Относительные атомные массы приведены по Международной таблице 1983 года. Для элементов 104-108 в квадратных скобках приведены массовые числа наиболее долгоживущих изотопов. Названия и символы элементов, приведенные в круглых скобках, не являются общепринятыми.
3. Принцип эквивалентности
3.1 Инертная и гравитационная массы
Массу тела можно определить путем измерения испытываемого телом ускорения под действием известной силы:
Мин = F/a (1)
Определяемая таким путем масса, обозначаемая Мин, известная под названием инертной массы. Массу можно также определить, измеряя силу ее тяготения к другому телу, например к Земле: GMгрМ3=F,
Мгр=FrІ/ GM3 (2)
Определяемая подобным способом масса, обозначаемая Мгр, носит название гравитационной массы. В формулах (2) М3 - масса Земли.
Замечательно, что инертные массы всех тел в пределах точности измерений пропорциональны их гравитационным массам.
3.2 Принцип эквивалентности
Истоки принципа эквивалентности тяжелой и инертной масс (ПЭ) восходят к исследованиям Галилея, который получил экспериментальные и нашел логические обоснования следующему результату: ускорение пробного тела в процессе свободного падения (в отсутствие трения) не зависит ни от веса тела, ни от его состава и внутреннего строения. Со временем данное положение обрело значение фундаментального физического принципа, постулирующего эквивалентность (строгое равенство) величин инертной и гравитационной масс для любых пробных тел и частиц.
Большинство современных теорий включают ПЭ в систему своих исходных постулатов, полагаясь на его корректность даже в спецрелятивистском пределе, то есть применительно ко всем компонентам полной массы пробных тел. В общей теории относительности ПЭ также учитывается без каких-либо ограничений. Более того, эйнштейновская формулировка ПЭ предполагает его "усиление" двумя положениями - принципом общековариантности и фундаментальным для идеологии ОТО постулатом об идентичности "поля ускорения" полю тяжести [1, с.227]. Оба дополнительных положения при скрупулезном рассмотрении обнаруживают свою несостоятельность; об этом достаточно говорилось ?2 - 7? .
В настоящей работе, на основе анализа мысленных экспериментов, сделана попытка показать существование границ применимости ПЭ в его исходной, т.н. “классической” формулировке. До настоящего времени претензии к классическому ПЭ не имели принципиального характера.
Ни разу, ни при каких условиях не было обнаружено никакого различия между инертной и гравитационной массами тела, наводит на мысль, что тяготение в известном смысле может быть эквивалентным ускорению.
Действия ускоренного движения и силы тяжести полностью взаимно уничтожаются. Наблюдатель, сидящий в закрытом лифте и регистрирующий силы, представляющие ему гравитационными, не может сказать, какая доля этих сил обусловлена ускорением и какая - действительными гравитационными силами. Он вообще не обнаружил никаких сил, если только на лифт не подействуют какие-либо другие (т.е. отличные от гравитационных0 силы. Постулированный принцип эквивалентности требует, в частности, чтобы отношение инертных масс к гравитационным удовлетворяло тождеству
Мин/Мгр = 1
«Невесомость» человека в спутнике на орбите является следствием принципа эквивалентности.
Поиски математических следствий принципа эквивалентности приводят к общей теории относительности.
4. Квантовые постулаты Бора
менделеев бор квантовый инертный
Следующий шаг в развитии представлений об устройстве атома сделал в 1913году выдающийся датский физик Н. Бор. Проанализировав всю совокупность опытных фактов, Бор пришел к выводу, что при описании поведения атомных систем следует отказаться от многих представлений классической физики. Он сформулировал постулаты, которым должна удовлетворять новая теория о строении атомов.
Первый постулат Бора (постулат стационарных состояний) гласит: атомная система может находится только в особых стационарных или квантовых состояниях, каждому из которых соответствует определенная энергия En. В стационарных состояниях атом не излучает.
Этот постулат находится в явном противоречии с классической механикой, согласно которой энергия движущегося электрона может быть любой. Он находится в противоречии и с электродинамикой, так как допускает возможность ускоренного движения электронов без излучения электромагнитных волн. Согласно первому постулату Бора, атом характеризуется системой энергетических уровней, каждый из которых соответствует определенному стационарному состоянию
Второй постулат Бора (правило частот) формулируется следующим образом: при переходе атома из одного стационарного состояния с энергией En в другое стационарное состояние с энергией Em излучается или поглощается квант, энергия которого равна разности энергий стационарных состояний (рис. 5):
hvnm = |En - Em|
Рисунок 5. Энергетические уровни атома и условное изображение процессов поглощения и испускания фотонов.
Второй постулат Бора также противоречит электродинамике Максвелла, так как частота излучения определяется только изменением энергии атома и никак не зависит от характера движения электрона. Используя квантовую постоянную h, отражающую дуализм света, Н. Бор показал, что эта величина определяет также и движение электронов в атоме (и что законы этого движения существенно отличаются от законов классической механики). Этот факт позднее был объяснён на основе универсальности корпускулярно-волнового дуализма, содержащегося в гипотезе де Бройля.
Третий постулат Бора гласит: в стационарном состоянии электрон может двигаться только по такой ("разрешенной") орбите, радиус которой удовлетворяет условию:
mur = nh
где ти - импульс с электрона, n - номер стационарного состояния (n = 1, 2, 3...).
Теория Бора не отвергла полностью законы классической физики при описании поведения атомных систем. В ней сохранились представления об орбитальном движении электронов в кулоновском поле ядра. Классическая ядерная модель атома Резерфорда была дополнена в теории Бора идеей о квантовании электронных орбит. Поэтому теорию Бора иногда называют полуклассической.
5. Понятии и общая характеристика энтропии
Несоответствие между превращением теплоты в работу и работы в теплоту приводит к односторонней направленности реальных процессов в природе, что и отражает физический смысл второго начала термодинамики в законе о существовании и возрастании в реальных процессах некой функции, названной энтропией, определяющей меру обесценения энергии.Часто второе начало термодинамики преподносится как объединенный принцип существования и возрастания энтропии.
Принцип существования энтропии формулируется как математическое выражение энтропии термодинамических систем в условиях обратимого течения процессов:
Общая характеристика: Энтропия (греч. en в, внутрь + trope поворот, превращение) - одна из величин, характеризующих тепловое состояние тела или системы тел; мера внутренней неупорядоченности системы; при всех процессах, происходящих в замкнутой системе, энтропия или возрастает (необратимые процессы), или остается постоянной (обратимые процессы).
Впервые понятие энтропии было введено немецким физиком Рудольфом Клаузиусом в середине прошлого века. Он и английский лорд Вильям Томсон (Кельвин) открыли второе начало термодинамики и сделали из него неожиданные выводы. Это начало устанавливает наличие в природе фундаментальной асимметрии, то есть однонаправленности всех происходящих в ней самопроизвольных процессов. Об этой асимметрии свидетельствует все окружающее нас: горячие тела с течением времени охлаждаются, однако холодные сами по себе отнюдь не становятся горячими; прыгающий мяч в конце концов останавливается, однако покоящийся мяч самопроизвольно не начнет подскакивать. Здесь проявляется то свойство природы, которое Кельвин и Клаузиус смогли отделить от свойства сохранения энергии. Оно состоит в том, что, хотя полное количество энергии должно сохраняться в любом процессе, распределение имеющейся энергии изменяется необратимым образом. Второе начало термодинамики указывает естественное направление, в котором происходит изменение распределения энергии, причем это направление совершенно не зависит от ее общего количества. При всех превращениях различные виды энергии в конечном счете переходят в тепло, которое, будучи предоставлено себе, рассеивается в мировом пространстве. Так как такой процесс рассеяния тепла необратим, то рано или поздно все звезды погаснут, все активные процессы в Природе прекратятся, и наступит состояние, которое Клаузиус назвал "тепловой смертью" Вселенной.
В ходе рассуждений о "тепловой смерти" Вселенной Клаузиус ввел некоторую математическую величину, названную им энтропией. По сути дела энтропия служит мерой степени беспорядка, степени хаотичности состояния физической системы. Второе начало термодинамики гласит, что энтропия изолированной физической системы никогда не убывает, - в крайнем случае она может сохранять свое значение неизменным.
Принцип возрастания энтропии
Всякие естественные процессы сопровождаются возрастанием энтропии Вселенной; такое утверждение часто называют принципом энтропии. Также энтропия характеризует условия, при которых запасается энергия: если энергия запасается при высокой температуре, ее энтропия относительно низка, а качество, напротив, высоко. С другой стороны, если то же количество энергии запасается при низкой температуре, то энтропия, связанная с этой энергией, велика, а ее качество - низко.
Возрастание энтропии является характерным признаком естественных процессов и соответствует запасанию энергии при более низких температурах. Аналогично можно сказать, что естественное направление процессов изменения характеризуется понижением качества энергии.
Такое истолкование связи энергии и энтропии, при котором энтропия характеризует условия запасания и хранения энергии, имеет большое практическое значение. Первое начало термодинамики утверждает, что энергия изолированной системы (а возможно, и всей Вселенной) остается постоянной. Поэтому, сжигая ископаемое топливо - уголь, нефть, уран - мы не уменьшаем общих запасов энергии. В этом смысле энергетический кризис вообще невозможен, так как энергия в мире всегда будет оставаться неизменной. Однако, сжигая горсть угля и каплю нефти, мы увеличиваем энтропию мира, поскольку все названные процессы протекают самопроизвольно. Любое действие приводит к понижению качества энергии Вселенной. Поскольку в промышленно развитом обществе процесс использования ресурсов стремительно ускоряется, то энтропия Вселенной неуклонно возрастает. Нужно стремиться направить развитие цивилизации по пути снижения уровня производства энтропии и сохранения качества энергии.
Принцип возрастания энтропии сводится к утверждению, что энтропия изолированных систем неизменно возрастает при всяком изменении их состояния и остается постоянной лишь при обратимом течении процессов: Оба вывода о существовании и возрастании энтропии получаются на основе какого-либо постулата, отражающего необратимость реальных процессов в природе. Наиболее часто в доказательстве объединенного принципа существования и возрастания энтропии используют постулаты Р.Клаузиуса, В.Томпсона-Кельвина, М.Планка.
В действительности принципы существования и возрастания энтропии ничего общего не имеют. Физическое содержание: принцип существования энтропии характеризует термодинамические свойства систем, а принцип возрастания энтропии - наиболее вероятное течение реальных процессов. Математическое выражение принципа существования энтропии - равенство, а принципа возрастания - неравенство. Области применения: принцип существования энтропии и вытекающие из него следствия используют для изучения физических свойств веществ, а принцип возрастания энтропии - для суждения о наиболее вероятном течении физических явлений. Философское значение этих принципов также различно.
В связи с этим принципы существования и возрастания энтропии рассматриваются раздельно и математические выражения их для любых тел получаются на базе различных постулатов.
Вывод о существовании абсолютной температуры T и энтропии s как термодинамических функций состояния любых тел и систем составляет основное содержание второго закона термодинамики и распространяется на любые процессы - обратимые и необратимые.
6. Основные понятия синергетики
Создателем синергетического направления и изобретателем термина "синергетика" является профессор Штутгартского университета и директор Института теоретической физики и синергетики Герман Хакен. Сам термин “синергетика” происходит от греческого “синергена” - содействие, сотрудничество, “вместедействие”.
По Хакену, синергетика занимается изучением систем, состоящих из большого (очень большого, “огромного”) числа частей, компонент или подсистем, одним словом, деталей, сложным образом взаимодействующих между собой. Слово “синергетика” и означает “совместное действие”, подчеркивая согласованность функционирования частей, отражающуюся в поведении системы как целого.
Синергетика, занимающаяся изучением процессов самоорганизации и возникновения, поддержания, устойчивости и распада структур самой различной природы, еще далека от завершения и единой общепринятой терминологии (в том числе и единого названия всей теории) пока не существует. Бурные темпы развития новой области, не оставляют времени на унификацию понятий и приведение в стройную систему всей суммы накопленных фактов. Кроме того, исследования в новой области ввиду ее специфики ведутся силами и средствами многих современных наук, каждая из которых обладает свойственными ей методами и сложившейся терминологией. Параллелизм и разнобой в терминологии и системах основных понятий в значительной мере обусловлены также различием в подходе и взглядах отдельных научных школ и направлений и в акцентировании ими различных аспектов сложного и многообразного процесса самоорганизации. Отсутствие в синергетике единого общепринятого научного языка глубоко символично для науки, занимающейся явлениями развития и качественного преобразования.
Разумеется, строгое определение синергетики требует уточнения того, что следует считать большим числом частей и какие взаимодействия подпадают под категорию сложных. Считается, что сейчас строгое определение, даже если бы оно было возможным, оказалось бы явно преждевременным. Поэтому далее (как и в работах самого Хакена и его последователей) речь пойдет лишь об описании того, что включает в себя понятие "синергетика", и её отличительных особенностей.
Междисциплинарность синергетики
Системы, составляющие предмет изучения синергетики, могут быть самой различной природы и содержательно и специально изучаться различными науками, например, физикой, химией, биологией, математикой, нейрофизиологией, экономикой, социологией, лингвистикой (перечень наук легко можно было бы продолжить). Каждая из наук изучает "свои" системы своими, только ей присущими, методами и формулирует результаты на "своем" языке. При существующей далеко зашедшей дифференциации науки это приводит к тому, что достижения одной науки зачастую становятся недоступными вниманию и тем более пониманию представителей других наук.
В отличие от традиционных областей науки синергетику интересуют общие закономерности эволюции (развития во времени) систем любой природы. Отрешаясь от специфической природы систем, синергетика обретает способность описывать их эволюцию на интернациональном языке, устанавливая своего рода изоморфизм двух явлений, изучаемых специфическими средствами двух различных наук, но имеющих общую модель, или, точнее, приводимых к общей модели. Обнаружение единства модели позволяет синергетике делать достояние одной области науки доступным пониманию представителей совсем другой, быть может, весьма далекой от нее области науки и переносить результаты одной науки на, казалось бы, чужеродную почву.
Следует особо подчеркнуть, что синергетика отнюдь не является одной из пограничных наук типа физической химии или математической биологии, возникающих на стыке двух наук (наука, в чью предметную область происходит вторжение, в названии пограничной науки представлена существительным; наука, чьими средствами производится "вторжение", представлена прилагательным; например, математическая биология занимается изучением традиционных объектов биологии математическими методами). По замыслу своего создателя профессора Хакена, синергетика призвана играть роль своего рода метанауки, подмечающей и изучаюшей общий характер тех закономерностей и зависимостей, которые частные науки считали "своими". Поэтому синергетика возникает не на стыке наук в более или менее широкой или узкой пограничной области, а извлекает представляющие для нее интерес системы из самой сердцевины предметной области частных наук и исследует эти системы, не апеллируя к их природе, своими специфическими средствами, носящими общий ("интернациональный") характер по отношению к частным наукам. Физик, биолог, химик и математик видят свой материал, и каждый из них, применяя методы своей науки, обогащает общий запас идей и методов синергетики.
Как и всякое научное направление, родившееся во второй половине ХХ века, синергетика возникла не на пустом месте. Ее можно рассматривать как преемницу и продолжательницу многих разделов точного естествознания, в первую очередь (но не только) теории колебаний и качественной теории дифференциальных уравнений. Именно теория колебаний с ее "интернациональным языком", а впоследствии и "нелинейным мышлением" (Л.И. Мандельштам) стала для синергетики прототипом науки, занимающейся построением моделей систем различной природы, обслуживающих различные области науки. А качественная теория дифференциальных уравнений, начало которой было положено в трудах Анри Пуанкаре, и выросшая из нее современная общая теория динамических систем вооружила синергетику значительной частью математического аппарата.
Катастрофные этапы - это изменение самой структуры исходной системы, ее перерождение, возникновение нового качества. При этом оказывается, что новая структура позволяет системе перейти на новую термодинамическую траекторию развития, которая отличается меньшей скоростью производства энтропии, или меньшими темпами диссипации энергии.
Возникновение нового качества, как уже отмечалось, происходит на основании усиления малых случайных движений элементов - флуктуаций. Это в частности объясняет тот факт, что в момент бифуркации состояния системы возможно не одно, а множество вариантов структурного преобразования и дальнейшего развития объекта. Таким образом, сама природа ограничивает наши возможности точного прогнозирования развития, оставляя, тем не менее, возможности важных качественных заключений.
Таким образом, синергетика находится целиком в русле традиционной диалектики, ее законов развития - перехода количественных изменений в качественные, отрицания отрицания и т.п.
Исторический процесс развития любых типов систем предстает перед нами в виде чередования “спокойных” этапов изменения количественных свойств и “революционных” этапов качественного усложнения структуры, самоорганизации, поднимающей системы вверх по оси сложности. Синергетика вплотную подошла к научному описанию таких явлений, как происхождение жизни, происхождение видов, возникновение и развитие сознания.
Синергетический процесс с социальной точки зрения
Говоря о развитии систем в историческом плане, мы невольно смотрим на них с позиции Господа Бога. Ученые также, как правило, в качестве исследователей занимают позицию Всевышнего. И системы и их составляющие - всего лишь объекты рассмотрения. И с этой позиции выражение “системы меняют свои свойства так, чтобы…” имеет право на существование.
Однако не следует забывать, что изменение параметров технических, человеко-машинных, или социальных систем - это всегда работа конкретных людей: инженеров, менеджеров, технологов, администраторов, бизнесменов. История социальной системы - это ведь наша с вами жизнь, полная радости и страданий, свершений и трагедий. То, что исследователю или Всевышнему представляется скачком, быстрым переходом на новый уровень, бифуркацией состояния, для конкретных личностей может составлят целый этап жизни (если не всю ее).
Синергетический процесс самоорганизации материи это (с точки зрения Господа) бесконечное чередование этапов “спокойной” адаптации и “революционных” перерождений, выводящих системы на новые ступени совершенства.
Но в тоже время (спускаемся с небес на грешную землю!), синергетический процесс самоорганизации материи это бесконечное чередование этапов “спокойной” инженерной, управленческой, организационной работы, адаптирующей существующие объекты к изменениям среды, и неординарных идей, новаторских решений, изобретений и “революционных” реорганизаций, выводящих системы на совершенно новые ступени совершенства. Именно на этих этапах человек, нашедший неординарное решение, практически реализует бифуркацию состояния конкретной системы.
И если законы синергетического развития универсальны, то можно предположить, что в основе неординарных творческих способностей гениальных личностей лежат как раз эти законы.
Подходы к анализу систем
Нужно сказать, что изучением систем, состоящих из большого числа частей, взаимодействующих между собой тем или иным способом, занимались и продолжают заниматься многие науки. Одни из них предпочитают подразделять систему на части, чтобы затем, изучая разъятые детали, пытаться строить более или менее правдоподобные гипотезы о структуре или функционировании системы как целого. Другие изучают систему как единое целое, предавая забвению тонко настроенное взаимодействие частей. И тот, и другой подходы обладают своими преимуществами и недостатками.
Синергетика наводит мост через брешь, разделяющую первый, редукционистский, подход от второго, холистического. К тому же в синергетике, своего рода соединительном звене между этими двумя экстремистскими подходами, рассмотрение происходит на промежуточном, мезоскопическом уровне, и макроскопические проявления процессов, происходящих на микроскопическом уровне, возникают "сами собой", вследствие самоорганизации, без руководящей и направляющей "руки", действующей извне системы.
Это обстоятельство имеет настолько существенное значение, что синергетику можно было бы определить как науку о самоорганизации.
Синергетика подходит к решению проблемы сжатия информации с другой стороны. Вместо большого числа факторов, от которых зависит состояние системы (так называемых компонент вектора состояния) синергетика рассматривает немногочисленные параметры порядка, от которых зависят компоненты вектора состояния системы и которые, в свою очередь, влияют на параметры порядка.
В переходе от компонент вектора состояния к немногочисленным параметрам порядка заключен смысл одного из основополагающих принципов синергетики - так называемого принципа подчинения (компонент вектора состояния параметрам порядка). Обратная зависимость параметров порядка от компонент вектора состояния приводит к возникновению того, что принято называть круговой причинностью.
О критике синергетики и синергетиков
Даже если бы новацией было только название, появление синергетики было бы оправдано. Предложенное Хакеном выразительное название нового междисциплинарного направления привлекало к этому новому направлению гораздо больше внимания, чем любое "правильное", но "скучное" и понятное лишь узкому кругу специалистов, название. Уместно вспомнить аналогичные обвинения в адрес еще одной теории, внесшей свою лепту в развитие синергетического направления, - теории катастроф французского математика Рене Тома. Предложенное им название, сочтенное пуристами чрезмерно зазывным и рекламным, оказалось, особенно для нематематиков, намного более привлекательным, чем существовавший до Тома вариант - теория особенностей дифференцируемых отображений.
Уже нет необходимости доказывать полезность синергетического подхода и неправильно настаивать на непременном использовании названия "синергетика" всеми, чьи достижения, текущие результаты или методы сторонники синергетики склонны считать синергетическими. Явления самоорганизации, излучение сложности, богатство режимов, порождаемых необязательно сложными системами, оставляют простор для всех желающих. Каждый может найти свою рабочую площадку и спокойно трудиться в меру желания, сил и возможностей. Однако нельзя не отметить, что перенос синергетических методов из области точного естествознания в области, традиционно считавшиеся безраздельными владениями далеких от математики гуманитариев, вскрыли один из наиболее плодотворных аспектов синергетики и существенно углубили её понимание.
7. Теория происхождения человека
В первой половине ХIХв. создаются и теоретические предпосылки для создания научного учения о происхождении человека.
В 1871 году вышел в свет труд Дарвина «Происхождение человека и половой отбор», в котором на громадном фактическом материале (из сравнительной анатомии, зоогеографии, истории, археологии) Дарвин обосновывал два кардинально важных положения: о животном происхождении человека и о том, что современные человекообразные обезьяны представляют собой боковые ветви его эволюции, а человек ведет свое происхождение от каких-то вымерших более нейтральных форм. Хотя идеи Дарвина не были приняты клерикалами и креационистами, подвергались нападкам со стороны священнослужителей и реакционеров самых разных мастей, последующее развитие учения о происхождении человека было возможно только в русле естественно-научного, материалистического мировоззрения. После работ Дарвина материалистическое положение о животном происхождении человека стало краеугольным камнем теории антропосоциогенеза.
Поскольку человек - это не только биологическое, но и социальное существо, то его происхождение нельзя свести к действию исключительно биологических факторов эволюции. На определенном этапе в биологическую эволюцию предков человека должен был включиться еще и некоторый надбиологический, социокультурный фактор.
Какой же это фактор? Ответ на этот вопрос дал Ф. Энгельс в работе «Роль труда в процессе превращения обезьяны в человека». В ее основе лежит идея о том, что труд - не только средство преобразования окружающей среды и удовлетворения потребностей человека, но и средство изменения самого человека. Именно трудовая деятельность является всеобщим основанием человеческого бытия, а вместе с тем и решающим критерием, разграничивающим человека и его животных предков - человекообразных обезьян. Идея о роли труда в происхождении человека и общества не потеряла своего значения и по сей день. Все специалисты по древней археологии, палеоантропологии исходят из представления о решающей роли труда в антропосоциогенезе.
Сходство человека с животными определяется, во-первых, вещественным составом, строением и поведением организмов. Человек состоит из тех же белков и нуклеиновых кислот, что и животное, и многие структуры и функции нашего тела такие же, как и у животных. Чем выше на эволюционной шкале стоит животное, тем ближе его сходство с человеком. Во-вторых, человеческий зародыш в своем развитии проходит те же стадии, которые прошла эволюция животного. И, в-третьих, у человека имеются рудиментарные органы, которые выполняли важные функции у животных и сохранились у человека, хотя сейчас не нужны ему (например, аппендикс, копчик и другие).
Появление в процессе эмбрионального развития человека хорды, жаберных щелей в полости глотки, дорсальной полой нервной трубки, двухсторонней симметрии в строении тела определяет принадлежность человека к типу хордовых. Развитие позвоночного столба, сердце на брюшной стороне тела, наличие двух пар конечностей - к типу позвоночных. Теплокровность, развитие молочных желез, наличие волос на поверхности тела свидетельствуют о принадлежности человека к классу млекопитающих. Развитие детеныша внутри тела матери и питание плода через плаценту определяют принадлежность человека к подклассу плацентарных. Множество более частных признаков четко определяют положение человека в системе отряда приматов. Итак, с биологической точки зрения, человек - один из видов млекопитающих, относящихся к отряду приматов, подотряду высших.
Однако и отличия от животных фундаментальны. К ним, прежде всего, относится разум. Самые высшие животные не обладают способностью к понятийному мышлению, то есть к формированию отвлеченных, абстрактных представлений о предметах, в которых обобщены основные свойства конкретных вещей. Мышление животных, если о таковом можно говорить, всегда конкретно; мышление человека может быть абстрактным, отвлеченным, обобщающим, понятийным, логичным. Благодаря способности к понятийному мышлению, человек сознает, что он делает, и понимает мир. Вторым главным отличием является то, что человек обладает речью. У животных может быть очень развитая система общения с помощью сигналов, но только у человека есть вторая сигнальная система - общение с помощью слов. В естествознании предполагается, что речь произошла из звуков, произносимых при работе, которые потом становились общими в процессе совместного труда. Таким же путем в процессе общественного труда постепенно мог возникнуть разум.
Способность к труду - еще одно фундаментальное отличие человека от животных. Только человек способен изготовлять, творить орудия труда. С этим связаны утверждения, что животные приспосабливаются к окружающей среде, а человек преобразует ее, и что, в конечном счете, труд создал человека. Со способностью к труду соотносятся еще два отличительных признака человека: прямохождение, которое освободило его руки, и, как следствие, развитие руки, особенно большого пальца на ней. Наконец, еще два характерных признака человека, повлиявших на развитие культуры, - использование огня и захоронение трупов.
Таким образом, главные отличия человека от животных: понятийное мышление, речь, труд - стали теми путями, по которым шло обособление человека от природы.
Современной наукой уже создана достаточно целостная и стройная общая картина возникновения человека. Общей предпосылкой возникновения человечества выступило длительное историческое развитие природы. Пьедесталом антропосоциогенеза явилось развитие органического (биологического) мира в его единстве с геологическими, географическими, климатическими, физико-химическими, космическими и другими неорганическими (абиотическими) системами. В соответствии с современной теорией эволюции, историческое развитие биологических организмов определяется рядом эволюционных факторов (мутационными процессами, популяционными волнами, изоляцией, естественным отбором и другими), включенными во взаимодействие с абиотическими системами природы. Элементарной эволюционирующей системой является не отдельный индивид, а популяция. Через последовательную смену поколений сохраняются и утверждаются те признаки, которые оказываются удобными в данных условиях среды. Такое взаимодействие абиотических систем с эволюционными факторами определяло предпосылки и протекание антропосоциогенеза.
Становление человека происходило в последний период кайнозойской эры истории Земли, в конце эпохи неогена. Поскольку самое большое количество ископаемых останков высших человекообразных обезьян эпохи плиоцена найдены в Южной Азии и Восточной Африке, то именно эти области претендуют на то, чтобы считаться прародиной человечества.
Согласно теории, человек и современные человекообразные обезьяны произошли от жившего в период неогена одного общего предка - обезьяноподобного существа. Дальнейшее развитие антропологии полностью подтвердило эту идею. Четыре вида известных сейчас антропоидов (человекообразных обезьян) - шимпанзе, горилла, орангутанг и гиббон - представляют собой боковые ветви «родственников» человека и тоже произошли от вымерших обезьян эпохи неогена. Расцвет высших обезьян пришелся на неоген. В миоцене сформировалось то ответвление от общего ствола обезьян, которое через высших обезьян привело к далеким обезьяньим предкам человека (понгидно-гоминидный ствол). По последним данным, это ответвление произошло не более 23 - 20 миллионов лет назад (египтопитек). Найдены останки высших обезьян, живших в это время и обладавших по некоторым свойствам (в частности строение зубов) уже большим сходством с человеком, чем с ныне живущими группами высших обезьян.
Основные пути перестройки телесной организации ископаемого предка в направлении очеловечивания - прямохождение, развитие руки и мозга (так называемая гоминидная триада). Непосредственным предшественником человека были человекообразные обезьяны, у которых верхние конечности уже выполняли функции опоры тела и передвижения и могли стать пригодными для использования природных предметов (камней, палок, костей), а затем и изготовления орудий. Такое недостающее звено в цепи обезьяньих предков человека было обнаружено в 1924 году в Южной Африке, где были найдены костные остатки австралопитековых - вымерших высших приматов, возраст которых составляет от пяти до одного миллиона лет. Австралопитековые являлись не антропоидными, а гоминидными (то есть близкими к человеку) приматами, не древесными, а наземными существами, вели стадный образ жизни и передвигались на двух ногах. Австралопитековые были широко распространенной, биологически процветающей (с большой численностью и широким ареалом обитания) расой обезьян. Существует несколько десятков их видов, поэтому они были перспективными в эволюционном отношении.
Положение радикально изменилось после того, как в Восточной Африке в конце 1950-х - начале 1960-х годов английский антрополог Л. Лики обнаружил в Олдувайском ущелье (Танзания) самую древнюю ископаемую форму человеческого существа - Homo habilis (человек умелый). Гомо хабилис занимает промежуточное положение между австралопитековыми и сменившими его 1,5 миллиона лет назад Homo erectus (человек прямоходящий) - питекантроп, синантроп и другие.
В 1856 году в долине Неандерталь в Германии обнаружили останки существа, жившего 150 - 40 тысяч лет назад, названного неандертальцем. В ископаемом виде они найдены еще в четырехстах местах Северного полушария Евразии. По времени с эпохой неандертальцев совпала эпоха Великого оледенения. Он имел объем мозга, близкий к современному человеку, но покатый лоб, надбровные дуги, низкую черепную коробку; жил в пещерах, охотясь на мамонтов. У неандертальцев впервые были обнаружены захоронения трупов.
Этот вид сначала своего возникновения дал две ветви эволюции: одна была представлена людьми звероподобными, очень крупными, но по строению бывшими ближе к древнейшим людям: они являлись тупиковой ветвью эволюции. Люди другой ветви были меньше ростом и менее развиты физически, но по морфологическим признакам были ближе к современному человеку. Они жили большими стаями, у них было разделение труда между мужчинами и женщинами. Речь была еще примитивна, но логическое мышление уже было развито. Лишь те племена, где начинали сохранять стариков, учиться у них и перенимать жизненный опыт, получали преимущество в борьбе за существование.
Наконец, в пещере Кро-Маньон во Франции в 1868 году были найдены останки существа, близкого по облику и объему черепа (до 1600 см3) к современному человеку, имевшему рост 180 см и жившему 40 - 15 тысяч лет назад. Это и есть «Человек разумный». В ту же эпоху появились расовые различия. Внутри вида Homo sapiens выделяют три большие расы, сложившиеся, по-видимому, более ста тысяч лет назад: негроидную (черную), европеоидную (белую), монголоидную (желтую). Каждая из них делится на малые расы. Различия между расами сводятся к особенностям цвета кожи, волос, глаз, формы носа, губ и так далее. Есть мнение, что эти различия возникли в процессе приспособления человеческих популяций к местным природным условиям. Например, темная окраска кожи могла постепенно образоваться как защита от сильного действия солнечных лучей: ведь и люди европеоидной расы загорают на солнце. На протяжении многих поколений этот загар мог превратиться в наследственную особенность. Узкий разрез глазной щели у монголов, возможно, развился как приспособление к сухому, резко континентальному климату азиатских степей с сильными песчаными бурями.
Итак, линия эволюции человека выстраивается следующим образом: «Человек умелый» (австралопитек) - «Человек прямоходящий» (питекантроп, синантроп) - « человек неандертальский» - «Человек разумный» (кроманьонец).
Представим основные стадии эволюции человека в таблице:
|
Признаки |
Подобные документы
Эмпирический и теоретический уровни и структура научного познания. Анализ роли эксперимента и рационализма в истории науки. Современное понимание единства практической и теоретической деятельности в постижении концепции современного естествознания.
контрольная работа [18,7 K], добавлен 16.12.2010Цели и задачи курса "Концепции современного естествознания", место данной дисциплины в системе других наук. Классификация наук, предложенная Ф. Энгельсом. Взаимосвязь физических, химических и биологических знаний. Виды атмосферных процессов в природе.
контрольная работа [28,8 K], добавлен 13.06.2013Социальные функции естественных наук. Естественнонаучная, гуманитарная культуры. Роль естествознания в научно-техническом прогрессе, классификация его методов, их роль в познании. Формы естественнонаучного познания: факт, проблема, идея, гипотеза, теория.
курс лекций [279,5 K], добавлен 15.11.2014Сущность процесса естественнонаучного познания. Особые формы (стороны) научного познания: эмпирическая, теоретическая и производственно–техническая. Роль научного эксперимента и математического аппарата исследования в системе современного естествознания.
доклад [21,7 K], добавлен 11.02.2011Применение математических методов в естествознании. Периодический закон Д.И. Менделеева, его современная формулировка. Периодические свойства химических элементов. Теория строения атомов. Основные типы экосистем по их происхождению и источнику энергии.
реферат [23,7 K], добавлен 11.03.2016Применене принципа абсолютной объективности и определенности эмпирических данных в квантовой физике. Использование циркуля и линейки в евклидовой геометрии. Анализ периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева. Свойсива точки бифуркации.
контрольная работа [15,2 K], добавлен 12.06.2015Модели атома Джозефа Д. Томсона и Э. Резерфорда. Важнейшие постулаты квантовой физики Н. Бора. Общая характеристика и свойства атомного ядра. Электронная оболочка атома. Понятие о квантовых числах. Периодический закон Менделеева в свете квантовой теории.
реферат [50,4 K], добавлен 17.05.2011Значение науки в современной культуре и структура научного знания. Основные этапы эволюции европейского естествознания. Типы физических взаимодействий. Механистическая, электромагнитная и квантово-релятивистская картина мира. Модели строения атома.
учебное пособие [49,9 K], добавлен 27.01.2010Предмет изучения и задачи естествознания. Иерархическая последовательность наук по степени возрастания их сложности (лестница Кекуле). Методы естественнонаучного познания. Мифы, религии и искусство как формы отражения окружающей действительности.
презентация [268,4 K], добавлен 20.06.2013Наука как часть культуры, ее критерии и структура. Методы и подходы научного познания. Сущность современных концепций физики, химии и космологии. Земля как предмет естествознания. Теории происхождения жизни, эволюции органического мира. Феномен человека.
учебное пособие [3,2 M], добавлен 21.09.2010
