Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Естествознание и его основные концепции

Есть два мира: который отражается (объективный мир) и отраженный (субъективный мир). Свойство субъективного мира больше зависит от сознания. Объективный мир увидеть невозможно; объективный мир - неискаженное сознание. Субъективный - человеческое сознание, искаженное. Субъект - человек как носитель сознания. Объект - на что направлено сознание. Абсолютное - это вечное, неизменное, бесконечное. Относительное - увиденное по средствам чего-то другого, познанное относительно другого. Абстрактное - упрощенное, отвлеченное. Изолирующие абстракции- изолируют некоторые свойства: легкость, прозрачность. Абстракция отождествления - когда группе объектов присваивается какое-то наименование.

Главная задача Естествознания должна заключаться в изучении объективных законов природы на основе понимания физической сущности явлений.

Как известно, каждый предмет и каждое явление имеют бесчисленное множество свойств. Количественно охарактеризовать каждое свойство можно лишь с определенной точностью. Учесть все свойства даже одного предмета или одного явления невозможно, так же как и нельзя даже одно свойство оценить с бесконечной точностью, т.е. с нулевой погрешностью. Поэтому любое описание предмета, его физическая модель всегда приближенны, так же как и численная характеристика каждого его свойства. Это значит, что полностью ни один предмет и ни одно явление мы не будем знать никогда. Всегда из всей совокупности свойств будет учитываться только некоторая их часть, а эта часть будет исследоваться с опр. погрешностью.

Понять явление совсем не означает дать ему адекватное математическое описание. На самом деле объяснить явление - означает объяснить его природу, объяснить причины, по которым это явление существует и по которым оно ведет себя именно так, а не иначе. А это означает необходимость:

- выявление внутренней сущности явления, его механизма

- причин движения каждой из частей

- механизма взаимодействия этих частей между собой

- взаимодействия этого движения с частями других явлений и материальных образований.

Познаваемость явлений означает возможность вскрытия их внутренней сущности.

Главной целью Естествознания является вскрытие природы всех явлений.

2. Гносеологические аспекты естествознания. Научные законы. (Идеальный объект и бессубъектное изображение природы)

Гносеология-познание. Анализ гносеологического аспекта естествознания обычно предпосылается утверждением о том, что естествоиспытатели не просто познают природу, не просто созерцают ее от природы же данным умом, а работают в системе идеализаций, в рамках которых определяется и осмысляется как объект, так и субъект знания. Определение таких рамок для экологизации естествознания составляет содержание гносеологического анализа.

Тот факт, что в основании естествознания лежат определенные идеализации типа материальной точки, не является открытием современной методологии и может считаться фактом, прочно установленным (в общем виде) еще во времена Декарта. Такой же прочностью обладает и представление о том, что содержание этих идеализаций определяется предварительной работой методов, методической «обработкой» природы. Если мы не знаем как устроен какой-либо объект, то мы знаем как это можно узнать. Такова сила метода. Отказываясь от представлений о фундаментальном (исчерпывающем) уровне природы, мы ведь тем самым признаем, что не только не знаем этого уровня, но и не знаем как его узнать. Тем самым возникает познавательная ситуация, в которой описание природы выступает в качестве проблемы описания ее ускользающего «что». Мир индивиден. Объектное мышление застревает на уровне описания существования, оставляя без внимания его субстанциальную связность. Экологическое сознание делает «проход» к пониманию субъектной связанности природы. Наблюдение, эксперимент, моделирование и соответствующие им методы описания, классификация, аксиоматизация и т.д.

Наука - часть духовной культуры: этика, искусство, философия. Наука описывает мир, путем формулирования законов природы - это необходимая, устойчивая связь между объектами и явления природы (их более 1000). Закон причинности- у каждого явления есть свои причины. Существует 2 уровня познания: эмпирическое - познание опытом и теоретическое - познание по средствам логики, открывает новое уже из известного.

3. Наука и культура. Критерии истинности в науке. Основные принципы научности

Наука описывает мир, путем формулирования законов природы - это необходимая, устойчивая связь между объектами и явления природы (их более 1000). Закон причинности- у каждого явления есть свои причины. Существует 2 уровня познания: эмпирическое - познание опытом и теоретическое - познание по средствам логики, открывает новое уже из известного. Наука - часть духовной культуры: этика, искусство, философия. Культура-все, что создано человеком. Наука - предельно объективированная сфера познания. Критерий истинности - соответствие теории и эксперимента. Субъективная человеческая оценка не имеет здесь никакой роли. 3 основные принципа научности: 1. Верифицируемость (проверяемость); 2. Доказательность; 3. Фальсифицируемость (принципиальная отвергаемость любого научного утверждения); 4. Рациональность (разум).

4. Классификация наук. Теоретическое и эмпирическое знание

Существует около 15 000 наук. Науки делятся на естественные, гуманитарные и социальные.

Наука описывает мир, путем формулирования законов природы - это необходимая, устойчивая связь между объектами и явления природы (их более 1000). Закон причинности- у каждого явления есть свои причины. Существует 2 уровня познания: эмпирическое - познание опытом и теоретическое - познание по средствам логики, открывает новое уже из известного. Наука - часть духовной культуры: этика, искусство, философия. Культура-все, что создано человеком. Наука - предельно объективированная сфера познания. Критерий истинности - соответствие теории и эксперимента. Субъективная человеческая оценка не имеет здесь никакой роли. 3 основные принципа научности: 1. Верифицируемость (проверяемость); 2. Доказательность; 3. Фальсифицируемость (принципиальная отвергаемость любого научного утверждения); 4. Рациональность (разум).

5. Проблема двух культур в науке. Научная ответственность

Проблема 2-х культур в науке: - естественно-научная; - гуманитарная. Сформулировал Чарльз Сноу. Проблема культур-противостояние. Эти две ветви различаются предметом познания, методом изучения, резкльтатами открытий, подготовкой профессионалов. В результате формируются особые типы индивидуального и коллективного сознания или мировоззрения.

НТР дала большой прорыв и огромные технологические возможности (ядерное оружие). Возникли междисциплинарные области знания: экология, информатика, генетика, биотехнологии.

6. Основные научные методы

Метод - система мыслительных и практических правил и приемов, позволяющих достичь желаемого результата, которым может быть как знание о действительности, так и изменение положения дел в ней. Основными методами эмпирического уровня являются наблюдение и эксперимент. Наблюдение - совокупность преднамеренных действий человека, предпринимаемых с целью выявления существенных свойств и отношений объекта. Наблюдение, несмотря на относительную пассивность, всегда заранее планируется и осуществляется целенаправленно в соответствии с определенной схемой. Эксперимент - это метод исследования, с помощью которого заранее запланированным образом производятся изменения в исследуемом объекте с целью выявления его общих и необходимых свойств и отношений. Эксперимент в отличие от наблюдения предполагает более активную роль человека, осуществляется в точно заданных условиях, которые могут воспроизводиться другим исследователем с целью проверки полученных результатов. Эксперимент в отличие от наблюдения позволяет выявить такие свойства и отношения объекта, которые в естественных условиях остаются скрытыми. Особая форма эксперимента - это мысленный эксперимент, в котором в идеальном плане осуществляется преобразование воображаемых объектов. В результате наблюдения и эксперимента получаются данные, подвергающиеся затем описанию. Описание - дополнительный метод эмпирического уровня. Описание должно быть по возможности точным, достоверным и полным. На основе описаний эмпирических данных осуществляется дальнейшая систематизация знания. Методами теоретического уровня научного познания являются дедукция, индукция, аналогия, сравнение, моделирование. Дедукция - это метод познания, в котором вывод о частном делается исходя из общего положения. отдельных фрагментов уже устоявшегося и общепринятого знания. Индукция - такой метод познания, в котором осуществляется вывод нового общего положения исходя из совокупности частных. Индукцию часто называют выводом от частного к общему. Аналогия - метод познания, позволяющий на основе сходства объектов по одним признакам сделать вывод об их сходстве по другим. Аналогию называют выводом от единичного к единичному или от частного к частному. Близким к аналогии является метод сравнения, позволяющий установить не только сходство, но и различие предметов и явлений. Моделирование - это оперирование объектом, который является аналогом другого, по каким-то причинам недоступного для манипуляций. Благодаря моделированию можно проникнуть в недоступные свойства объекта, используя его аналог. Методы, применяемые на метатеоретическом уровне научного познания, имеют вид общелогических приемов: анализ и синтез, абстрагирование, идеализация. Анализ представляет собой мысленное разложение целого до исходных составляющих, синтез - мысленное восхождение от глубинных, исходных оснований к новой целостности, объединение в единое целое отдельных сторон предмета. Абстрагирование - мыслительный прием отвлечения от несущественных свойств и отношений объекта или явления и сосредоточение внимания на существенных. Еще одним универсальным приемом познания выступает идеализация - мысленная процедура образования абстрактных объектов, не существующих в действительности.

7. Научные картины мира и научные революции

Научная картина мира - это система представлений об общих закономерностях в природе, возникающая в результате синтеза знаний, полученных в рамках различных научных дисциплин.

Исторически первая естественнонаучная картина мира сложилась в XVII-XVIII вв. на основе классического естествознания. В XVII-XIX вв. наука по сути дела играет роль религии, способной дать ответы на фундаментальные вопросы устройства мира и бытия человека. Научная картина мира понималась как точная копия реальности, существующей независимо от человека. Механистически понятая Вселенная представляет собой пустое пространство, в котором по четким, легко просчитываемым траекториям движутся массы вещества. Однако в науке происходит смена стилей мышления, мировоззренческих парадигм и способов интерпретации проблем. Во второй половине XIX в. начинают быстро развиваться гуманитарные и социальные науки, которые по своему содержанию (предмету, методу, формам существования) конфликтуют с классическим образом научности. Научная революция на рубеже XIX-XX вв. повлекла за собой трансформацию, основных «параметров» классического взгляда на реальность. Суть этих изменений можно описать так: механистический взгляд на мир сменился взглядом органическим и системным. Начало трансформации от механистической к органической картине мира положили открытия в физике: общая и специальная теория относительности А. Эйнштейна, опыты с радиоактивными альфа-частицами Э. Резерфорда, работы по квантовой механике Н. Бора, открытие принципа неопределенности В. Гейзенбергом. Дальнейшее содержательное наполнение системной парадигмы происходило за счет новых данных, которые предоставляли психология, в рамках которой сформировалась концепция бессознательной психики, биология и генетика с их успехами в области постижения сущности жизни, астрофизика, изучающая закономерности существования мегамира, кибернетика и синергетика, описывающие поведение сложных открытых систем, и др. Новая органическая парадигма отказывается от субстанциональной концепции пространства и времени в пользу реляционной. Согласно современному взгляду на мир материя не сводится к веществу, существуя как в вещественной, так и в полевой форме, а также в виде плазмы и вакуума. Трансформации материи могут быть описаны одновременно как взаимодействия частиц и как волновые процессы. Связи между событиями и явлениями во Вселенной необъяснимы только с точки зрения ньютоновско-картезианской причинности, требуются иные способы интерпретации существующих в мире закономерностей.

9. Возникновение научного знания

Когда и почему возникла наука? Существуют две крайние точки зрения по этому вопросу. Сторонники одной объявляют научным всякое обобщенное абстрактное знание и относят возникновение науки к той древности, когда человек стал делать первые орудия труда. Другая крайность-отнесение генезиса к тому этапу истории, когда появляется естествознание (XV-XVII вв.). Современное науковедение пока не дает однозначного ответа на этот вопрос, так как рассматривает саму науку в нескольких аспектах. Согласно основным точка зрения наука - это совокупность знаний и деятельность по производству этих знаний; форма общественного сознания; социальный институт; непосредственная производительная сила общества; система профессиональной подготовки и воспроизводства кадров. В зависимости от того, какой аспект мы будем принимать во внимание, мы получим разные точки отсчета развития науки:

- наука как система подготовки кадров существует с середины XIX в.;

- как непосредственная производительная сила-со второй половины XX в.;

- как социальный институт- в Новое время;

- как форма общественного сознания- в Древней Греции;

- как знания и деятельность по производству этих знаний-с начала человеческой культуры.

Разное время рождения имеют и различные конкретные науки. Так, античность дала миру математику, Новое время - современное естествознание, в XIX в. появляется обществознание.

10. Античная наука, ее методология

Термин античность (от лат. Antiquus - древний) употребляется для обозначения всего, что было связано с греко-римской древностью, от гомеровской Греции до падения Западной Римской империи, возник в эпоху Возрождения. Тогда же появились понятия «античная история», «античная культура», «античное искусство», «античный город» и т.д. Понятие «древнегреческая наука», вероятно, впервые было обосновано П. Таннери в конце XIX в., а понятие «античная наука» - С.Я. Лурье в 30-х годах ХХ в. В русскоязычной литературе структура, особенности и содержание естественнонаучного знания античности наиболее полно представлены в работах И.Д. Рожанского.

И.Д. Рожанский выделяет четыре основных признака любой науки, а для античности - это и признаки ее отличия от ненауки предшествующей истории.

ь Наука - как род деятельности по приобретению новых знаний. Для осуществления такой деятельности необходимы определенные условия: специальная категория людей; средства для ее осуществления и достаточно развитые способы фиксации знаний.

ь Самоценность науки, ее теоретичность, стремление к знанию ради самого знания.

ь Рациональный характер науки, что прежде всего выражается в доказательности ее положений и наличии специальных методов приобретения и проверки знаний.

ь Систематичность (системность) научных знаний, как по предметному полю, так по фазам: от гипотезы до обоснованной теории.

11. Античная астрономия. Птоломей

Трудно точно сказать, когда именно зародилась астрономия: до нас почти не дошли сведения, относящиеся к доисторическим временам. В ту отдаленную эпоху, когда люди были совершенно бессильны перед природой, возникла вера в могущественные силы, которые будто бы создали мир и управляют им, на протяжении многих веков обожествлялась Луна, Солнце, планеты. Первые представления о мироздании были очень наивными, они тесно переплетались с религиозными верованиями, в основу которых было положено разделение мира на две части - земную и небесную. Думали, что существует «твердь небесная», к которой прикреплены звезды, а Землю принимали за неподвижный центр мироздания.

Во 2 веке н.э. александрийский астроном Птолемей выдвинул свою «систему мира». Он пытался объяснить устройство Вселенной с учетом видимой сложности движения планет.

Считая Землю шарообразной, а размеры ее ничтожными по сравнению с расстоянием до планет и тем более звезд, Птолемей, однако, вслед за Аристотелем утверждал, что Земля - неподвижный центр Вселенной. Так как Птолемей считал Землю центром Вселенной, его система мира была названа геоцентрической.

Вокруг земли по Птолемею, движутся (в порядке удаленности от Земли) Луна, Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер, Сатурн, звезды. Но если движение Луны, Солнца, звезд круговое, то движение планет гораздо сложнее. Каждая из планет, по мнению Птолемея, движется не вокруг Земли, а вокруг некоторой точки. Точка эта в свою очередь движется по кругу, в центре которого находится Земля. Круг, описываемый планетой вокруг движущейся точки, Птолемей назвал эпициклом, а круг, по которому движется точка около Земли, - деферентом.

Система мира Аристотеля-Птолемея казалась современникам правдоподобной. Она давала возможность заранее вычислять движение планет на будущее время - это было необходимо для ориентировки в пути во время путешествий и для календаря. Эту ложную систему признавали почти полторы тысячи лет.

Таблицы, составленные Птолемеем, позволяли определить заранее положение планет на небе. Но с течением времени астрономы обнаружили расхождение наблюдаемых положений планет с предвычисленными. На протяжении веков думали, что система мира Птолемея просто недостаточно совершенна и пытаясь усовершенствовать ее, вводили для каждой планеты новые и новые комбинации круговых движений.

12. Значение средневековой науки

К концу XII - началу XIII в. в средневековой Европе происходит технологическая революция в агротехнике: появляется тяжелый колесной плуг, используется боронование, совершенствуется упряжь тягловых животных, что позволяет в 3-4 раза увеличить нагрузки, внедряется трехпольная система земледелия, создается земельно-хозяйственная кооперация, осваиваются новые источники энергии-сила воды и ветра (распространяются водяные и ветряные мельницы) и др. Благодаря изобретению кривошипа и маховки механизированы многие ручные операции. Рационализируется организация хозяйственной деятельности (особенно в монастырях). В этих условиях происходит подъем в духовной сфере. Одним из наиболее ярких его выражений стало возникновение новых светских образовательных учреждений-университетов. Средневековые университеты имели четыре факультета. Первый - подготовительный; он был самым многочисленным и именовался факультетом «свободных искусств». Здесь преподавали семь «свободных искусств» - грамматику, риторику, диалектику (искусство вести диспуты), геометрию, арифметику, астрономию и музыку. Основными факультетами являлись медицинский, юридический и теологический. Теологический считался высшим факультетом, но обычно он был наименее многочисленным.

13. Картезианство. Коперниканская революция

Свою систему мира великий польский астроном Николай Коперник (1473-1543) изложил в книге «О вращениях небесных сфер», вышедшей в год его смерти. В этой книге он доказал, что Вселенная устроена совсем не так, как много веков утверждала религия. После тридцати лет упорнейшего труда, долгих размышлений и сложных математических вычислений он показал, что Земля - только одна из планет, а все планеты обращаются вокруг Солнца. Своей книгой он бросил вызов церковным авторитетам, разоблачая их полное невежество в вопросах устройства Вселенной. В своей книге Николай Коперник утверждал, что Земля и другие планеты - спутники солнца. Он показал, что именно движение Земли вокруг солнца и ее суточным вращением вокруг своей оси объясняется видимое движение Солнца, странная запутанность в движении планет и видимое вращение небесного свода. Гениально просто Коперник объяснял, что мы воспринимаем движение далеких небесных тел так же, как и перемещение различных предметов на Земле, когда сами находимся в движении. Мы скользим в лодке по спокойно текущей реке, и нам кажется, что лодка и мы в ней неподвижны, а берега «плывут» в обратном направлении. Точно так же нам только кажется, что Солнце движется вокруг Земли. А на самом деле Земля со всем, что на ней находится, движется вокруг Солнца и в течение года совершает полный оборот по своей орбите. И точно так же, когда Земля в своем движении вокруг Солнца обгоняет другую планету, нам кажется, что планета движется назад, описывая петлю на небе. В действительности планеты движутся вокруг Солнца по орбитам правильной, хотя и не идеально круговой формы, не делая никаких петель. Коперник, как и древнегреческие ученые верил, что орбиты, по которым движутся планеты, могут быть только круговыми. Звезды Коперник считал неподвижными. Сторонники Птолемея настаивали на неподвижности Земли, утверждали, что если бы Земля двигалась в пространстве, то при наблюдении неба в разное время нам должно было бы казаться, что звезды смещаются, меняют свое положение на небе. Но таких смещений звезд за много веков не заметил ни один астроном. Именно в этом сторонники учения Птолемея хотели видеть доказательство неподвижности Земли. Однако Коперник утверждал, что звезды находятся на невообразимо огромных расстояниях. Поэтому ничтожные смещения их не могли быть замечены. Действительно, расстояния от нас даже до ближайших звезд оказались настолько большими, что еще спустя три века после Коперника они поддавались точному определению. Только в 1837 г. русский астроном Василий Яковлевич Струве положил начало точному определению расстояний до звезд. Новое учение о солнечной системе - гелиоцентрическое - утверждалось в жесточайшей борьбе с религией. Учение Коперника подрывало самые основы религиозного мировоззрения и открывало широкий путь к материалистическому, подлинно научному познанию явлений природы. Коперник полагал, что Вселенная ограничена сферой неподвижных звезд, которые расположены на невообразимо огромных, но все-таки конечных расстояниях от нас и от Солнца. В учении Коперника утверждалась огромность Вселенной и бесконечность ее. Коперник также впервые в астрономии не только дал правильную схему строения Солнечной системы, но и определил относительные расстояния планет от солнца и вычислил период их обращения вокруг него.

Французский философ Р. Декарт построил универсальную физическую картину мира, в основе которой лежала идея природы как совокупности взаимодействующих вещественных частиц. По мнению Декарта «мир, или протяженная материя, составляющая универсум, не имеет никаких границ», материальные частицы действуют друг на друга путем давления или удара, т.е. ее законы не зависят от законов духовной субстанции или мышления.

14. Законы Кеплера. Принципы Галилия

Астроном Иоганн Кеплер, продолжатель дела Коперника, доказал, что орбиты всех планет представляют собой вытянутые окружности - эллипсы.

В 1609 году Галилео Галилей (1564-1642) впервые направил на небо телескоп и сделал открытия, наглядно подтверждающие открытия Коперника. На Луне он увидел горы. Значит, поверхность Луны в какой-то степени сходна с земной и не существует принципиального различия между «земным» и «небесным». Галилей открыл четыре спутника Юпитера. Их движение вокруг Юпитера опровергло ошибочное представление о том, что только Земля может быть центром небесных тел. Галилей обнаружил, что Венера, подобно Луне, меняет свои фазы. Следовательно, Венера - шарообразное тело, которое светит отраженным солнечным светом. Изучая особенности изменения вида Венеры, Галилей сделал правильный вывод о том, что она движется не вокруг Земли, а вокруг Солнца. На Солнце, олицетворявшем «небесную чистоту», Галилей открыл пятна и, наблюдая за ними, установил, что Солнце вращается вокруг своей оси. Значит, различным небесным телам, например Солнцу, присуще осевое вращение. Наконец, он обнаружил, что Млечный путь - это множество слабых звезд, не различимых невооруженным глазом. Следовательно, Вселенная значительно грандиознее, чем думали раньше, и крайне наивно было предполагать, что она за сутки совершает полный оборот вокруг маленькой Земли. Открытие Галилея умножили число сторонников гелиоцентрической системы мира и одновременно заставили церковь усилить преследования коперниканцев. В 1616 году книга Коперника «О вращениях небесных сфер» была внесена в список запрещенных книг, а изложенное в ней противоречащим Священному Писанию. Галилею запретили пропагандировать учение Коперника. Однако в 1632 году ему все-таки удалось опубликовать книгу «Диалог о двух главнейших системах мира - птолемеевой и коперниковой», в которой он сумел убедительно показать истинность гелиоцентрической системы, чем и навлек на себя гнев католической церкви. В 1633 году Галилей предстал перед судом инквизиции. Престарелого ученого заставили подписать «отречение» от своих взглядов и до конца жизни держали под надзором инквизиции. Лишь в 1992 году католическая церковь окончательно оправдала Галилея.

15. Ньютон, первый фундаментальный закон природы

Великий физик XX в., разрушивший казавшиеся незыблемыми позиции классической механики, - Ньютон был первым, кто попытался сформулировать элементарные законы, которые определяют временной ход широкого класса процессов в природе с высокой степенью полноты и точности, и оказал своими трудами глубокое и сильное влияние на все мировоззрение в целом.

Основу методологии И. Ньютона составляют индуктивный метод и установка на экспериментальное определение количественных отношений между явлениями действительности.

Основу классической механики составляют три закона, названные законами Ньютона. Первый закон: тело сохраняет состояние покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока на него не оказывают воздействие другие тела. Способность тела сопротивляться воздействию на него сил называют инертностью, поэтому первый закон Ньютона иначе называется законом инерции. Первый закон Ньютона устанавливает существование инерциальных систем отсчета.

Вершиной научного творчества И. Ньютона является теория тяготения, которая дает ответ на вопрос о природе силы, заставляющей двигаться небесные тела. Согласно закону всемирного тяготения тела притягиваются друг к другу с силой, которая прямо пропорциональна их массам и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Сила тяготения универсальна, проявляется между любыми двумя материальными телами независимо от их конкретных свойств и действует на любом расстоянии. И. Ньютон показал, что законы движения планет, открытые И. Кеплером, неразрывно связаны с действием силы всемирного тяготения, и являются математическим выражением этой силы. Таким образом, законы И. Кеплера оказались следствиями закона всемирного тяготения. Создание теории тяготения, которую иначе называют небесной механикой, окончательно утвердило победу гелиоцентрической системы Н. Коперника.

16. Фундаментальные физические постоянные

Первая результативная попытка выявления взаимосвязи и единства числовых значений фундаментальных физических постоянных принадлежит Р. Бартини.

17. Возникновение научной химии. Системные химические теории

Начало научной химии связывают с работами английского ученого XVII в. Р. Бойля, который предложил понятие химический элемент. По мнению Р. Бойля, химический элемент - это «простое тело», входящее в состав вещества и определяющее его свойства. В химии XVIII в. господствовала теория флогистона, которая была предложена для объяснения процесса горения. Предполагалось, что флогистон - это невесомая субстанция, которую содержат все вещества, способные к горению, и которая выделяется в процессе горения. Открытия в химии середины и конца XVIII в. привели к отказу от теории флогистона. Так, в 1748 г. М.В. Ломоносов сформулировал закон сохранения массы, который не допускает возможности существования невесомой материи. Это закон гласит:.масса веществ, вступающих в химическую реакцию, равна массе веществ, образующихся в результате реакции. Следующий этап в развитии химии (начало XIX в.) связан с именем английского химика Дж. Дальтона. Исследования химического состава газов позволили Дж. Дальтону сформулировать закон кратных отношений - один из фундаментальных законов химии. Закон кратных отношений утверждает, что массы двух химических элементов в любых возможных соединениях относятся друг к другу; как целые числа.

В начале XIX в. ученые начинают использовать понятие «молекулы». Молекула - это устойчивая совокупность атомов, способная к самостоятельному существованию. Научная революция в химии связана с именем другого русского ученого Д.И. Менделеева, который в 1869 г. предложил периодическую систему химических элементов. Периодическая система, оформленная в виде таблицы, упорядочивала все многообразие известных к тому времени химических элементов и позволяла предсказывать новые. Д.И. Менделеев расположил все элементы в соответствии с возрастанием их атомного веса и показал, что таким образом складывается четкая система. Периодическая система Д.И. Менделеева стала той объединяющей концепцией, которая позволила не только систематизировать, но и объяснить весь накопленный к концу XIX в. эмпирический материал, и стала прочной основой ее временной теоретической химии.

Развитие химии в XX в. шло по линии возрастания дифференцированное внутри комплекса химического знания. Этот процесс привел к разделению на неорганическую и органическую химию и созданию аналитической и физической химии: возникновению целого ряда междисциплинарных исследований, которые со временем обрели самостоятельный научный статус (космохимия, геохимия, агрохимия, биохимия и др.).

18. Классическая термодинамика

Термодинамика описывает тепловые явления в макромире. Классическая термодинамика сформулировала несколько принципов, или начал, которые вели к важным мировоззренческим выводам. Первое начало термодинамики основано на представлениях о том, что термодинамическая система обладает внутренней энергией теплового движения молекул и потенциальной энергией их взаимодействия. Согласно первому началу термодинамики количество теплоты, сообщенное телу, увеличивает его внутреннюю энергию и идет на совершение телом работы. Согласно второму началу термодинамики нельзя осуществить работу за счет энергии тел, находящихся в состоянии термодинамического равновесия, энтропия замкнутой системы возрастает, а ее максимальное значение достигается в состоянии теплового равновесия. Термодинамические процессы необратимы, а предоставленная самой себе система стремится к состоянию теплового равновесия, в котором температуры тел выравниваются. Второе начало термодинамики называют также законом возрастания энтропии. Распространение второго начала термодинамики на всю Вселенную, понимаемую как закрытая система, привело к созданию теории тепловой смерти, согласно которой все процессы в мире ведут к состоянию наибольшего равновесия, т.е. хаосу Теория тепловой смерти Вселенной была разработана в середине XIX в. В. Томпсоном и Р. Клаузйусом, ее постулаты звучат следующим образом:

ь энергия Вселенной постоянна;

ь энтропия Вселенной, понимаемой как закрытая система, возрастает.

Смысл этих постулатов заключается в том, что со временем все виды энергии во Вселенной превратятся в тепловую, а последняя перестанет претерпевать качественные изменения и преобразовываться в другие формы. Наступившее состояние теплового равновесия будет означать смерть Вселенной. При этом общее количество энергии в мире останется тем же самым, т.е. универсальный закон сохранения энергии не будет нарушен. Теория тепловой смерти сразу же после создания была подвергнута критике. В частности, появилась флуктуационная теория Л. Больцмана, согласно которой Вселенная выводится из состояния равновесия с помощью внутренне присущих ей флуктуации. Третьей составляющей классической физики является оптика. На протяжении двух столетий в оптике соперничали корпускулярная и волновая теории, объяснявшие природу световых явлений на разных основаниях. В XVII в. дискуссия развернулась между И. Ньютоном, который придерживался корпускулярной теории, и нидерландским ученым X. Гюйгенсом - сторонником волновой теории. В соответствии с теорией И. Ньютона, свет есть поток материальных частиц-корпускул, наделенных неизменными свойствами и взаимодействующих с другими частицами в соответствии с законами механики. Согласно теории X. Гюйгенса свет представляет собой волну, распространение которой аналогично распространению волн на поверхности воды, и подчиняется тем же законам. На протяжении XVIII в. большинство ученых придерживалось корпускулярной теории И. Ньютона, несмотря на эвристическую силу и убедительность волновой теории X. Гюйгенса. Немалую роль здесь сыграл непререкаемый авторитет, которым пользовался И. Ньютон в среде научного сообщества.

19. Энтропия, закон Больцмана

Принцип Карно выражает собой весьма интересную особенность: он определяет общую тенденцию в эволюции физического мира. С течением времени в замкнутой изолированной системе энтропия должна постоянно возрастать. Функция состояния термодинамической системы, изменения которой в равновесном процессе равно отношению количества теплоты, сообщенного системе или отведенного от нее, к термодинамической температуре системы. Неравновесные процессы в изолированной системе сопровождаются ростом энтропии, они приближают систему к состоянию равновесия, в котором энтропия максимальна. Согласно флуктуационной теории Л. Больцмана, Вселенная выводится из состояния равновесия с помощью внутренне присущих ей флуктуации.

20. Возникновение научной биологии. Дарвинизм. Генетика

Наука биология зародилась в XV-XVI вв., в связи с интересом к человеческой природе. Изначально существовала медицина, цветоводство, животноводство. Генетика по праву может считаться одной из самых важных областей биологии. На протяжении тысячелетий человек пользовался генетическими методами для улучшения домашних животных и возделываемых растений, не имея представления о механизмах, лежащих в основе этих методов. Однако лишь в начале XX в. ученые стали осознавать в полной мере важность законов наследственности и ее механизмов. Хотя успехи микроскопии позволили установить, что наследственные признаки передаются из поколения в поколение через сперматозоиды и яйцеклетки, оставалось неясным, каким образом мельчайшие частицы протоплазмы могут нести в себе «задатки» того огромного множества признаков, из которых слагается каждый отдельный организм. Первый действительно научный шаг вперед в изучении наследственности был сделан австрийским монахом Грегором Менделем, который в 1866 г. опубликовал статью, заложившую основы современной генетики. Мендель показал, что наследственные задатки не смешиваются, а передаются от родителей потомкам в виде обособленных единиц. С тех пор генетика достигла больших успехов в объяснении природы наследственности и на уровне организма, и на уровне гена. Роль генов в развитии организма огромна. Гены характеризуют все признаки будущего организма, такие, как цвет глаз и кожи, размеры, вес и многое другое. Гены являются носителями наследственной информации, на основе которой развивается организм.

Основные принципы эволюционного учения Дарвина сводятся к следующим положением:

1. Каждый вид способен к неограниченному размножению.

2. Ограниченность жизненных ресурсов препятствует реализации потенциальной возможности беспредельного размножения. Большая часть особей гибнет в борьбе за существование и не оставляет потомства.

3. Гибель или успех в борьбе за существование носят избирательный характер. Организмы одного вида отличаются друг от друга совокупностью признаков. В природе преимущественно выживают и оставляют потомство те особи, которые имеют наиболее удачное для данных условий сочетание признаков, т.е. лучше приспособлены.

Избирательное выживание и размножение наиболее приспособленных организмов Ч. Дарвин назвал естественным отбором.

4. Под действием естественного отбора, происходящего в разных условиях, группы особей одного вида из поколения в поколение накапливают различные приспособительные признаки. Группы особей приобретают настолько существенные отличия, что превращаются в новые виды.

21. Теория Максвелла. Кризис в физике в конце XIX в.

На основе представлений об атомном ядре, электронах и квантах Н. Бор создает модель атома, разработка которой ведется соответственно периодической системе Д.И. Менделеева. Это сопровождается нарушением прежних представлений о материи и ее строении, свойствах, формах движения и типах закономерностей, о пространстве и времени. Это привело к кризису физики и всего естествознания в конце XIX в.

Максвелл создал единую теорию электромагнитного поля. Электромагнитное поле - это та часть пространства, которая содержит в себе и окружает тела, находящиеся в электрическом или магнитном состоянии. Дж. Максвелл высказал предположение, что любое переменное электрическое поле, возникающее между движущимися электрическими зарядами, порождает магнитное, а переменное магнитное поле возбуждает электрическое. Таким образом, источником электрического поля могут быть неподвижные электрические заряды или изменяющиеся магнитные поля, а источником магнитного поля - движущиеся электрические заряды или переменные электрические поля. Концепция Дж. Максвелла позволила сделать предположение о существовании переменного электромагнитного поля, которое распространяется в пространстве с конечной скоростью. Было установлено, что скорость распространения электромагнитного взаимодействия равна скорости света в вакууме - 300 000 км/с. Оказалось, что свет - это электромагнитные волны определенной длины. Таким образом, теория Дж. Максвелла - теоретически обосновала родство электромагнитных и оптических явлений, предположение о котором высказывалось ранее. На рубеже XIX-XX вв. в физике произошел кризис, который был связан с невозможностью объяснить новые эмпирические данные с помощью законов и принципов, сформулированных в рамках механистической парадигмы.

22. Нобелевские премии и Нобелевские лауреаты

Нобелевские премии, ежегодные международные премии, названные в честь их учредителя, шведского инженера-химика, изобретателя и промышленника Альфреда Бернхарда Нобеля. Согласно завещанию Нобеля, оставшийся после его смерти капитал составил Нобелевский фонд (первоначально свыше 31 млн. шведских крон); эти средства были помещены в акции, облигации и займы, доход от которых ежегодно делится на 5 равных частей и присуждается в форме Н. п. за работы в области физики, химии, физиологии или медицины, литературы, а также за деятельность по укреплению мира. Н. п. состоит из золотой медали с изображением А. Нобеля и соответствующей надписью, диплома и чека на установленную денежную сумму, размер которой зависит от прибылей Нобелевского фонда (как правило, от 30 до 70 тыс. долларов). Н. п. присуждаются кандидатам независимо от их расы, национальности, пола и вероисповедания за самые новейшие достижения в упомянутых областях и за более ранние работы, если их значение стало очевидным позднее. Все премии, кроме премии мира, могут присуждаться только индивидуально (т.е. отдельным лицам) и только один раз. В виде исключения Н. п. была присуждена дважды М. Склодовской-Кюри (в 1903 и в 1911), Л. Полингу (в 1954 и 1962) и Дж. Бардину (в 1956 и 1972). Как правило, посмертно Н. п. не присуждаются. Первые Н. п. были присуждены в 1901; в 1901-3 в общей сложности было присуждено 311 Н. п. Среди лауреатов Н. п. выдающиеся учёные: в области физики - В. Рентген (1901), М. Планк (1918), А. Эйнштейн (1921), Н. Бор (1922); в области химии - Э. Резерфорд (1908), Ф. Гриньяр (1912), И. Ленгмюр (1932); в области физиологии или медицины - И.П. Павлов (1904), P. Кох (1905), И.И. Мечников (1908). Среди лауреатов Н. п. по литературе: P. Роллан (1915), Б. Шоу (1925), Т. Манн (1929), И.А. Бунин (1933), Э. Хемингуэй (1954); среди лауреатов Н. п. мира: Ф. Нансен (1922), А. Швейцер (1952), М. Лютер Кинг (1964).

23. Солнечная система

Солнечная система представляет собой группу планет, их спутников, множество астероидов и метеоритных тел. Все планеты Солнечной системы обращаются вокруг Солнца в одном направлении и почти в одной плоскости. Солнце представляет собой звезду среднего размера, его радиус около 700 тыс. км. Возраст Солнца оценивается примерно в 5 млрд лет. Считается, что звезды первого поколения имеют возраст на 8-10 млрд лет больше. В Галактике существуют также молодые звезды, которым всего от 100 тыс. до 100 млн лет. Солнечная система обращается вокруг центра Галактики со скоростью около 220 км/с. Солнце овершает один оборот вокруг центра Галактики за 250 млн лет. Этот период называют галактическим годом. Источником солнечной энергии являются термоядерные реакции превращения водорода в гелий, которые происходят в недрах. В Солнечной системе насчитывают девять планет, которые расположены в следующем порядке от Солнца: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон. Между Марсом и Юпитером находится кольцо астероидов, которые также движутся вокруг Солнца. Размеры планет значительно меньше Солнца. Все планеты Солнечной системы, а также их спутники светят отраженным светом Солнца, именно поэтому они могут наблюдаться в телескопы. Считается, что все планеты Солнечной системы возникли почти одновременно примерно 4,6 млрд лет назад. Исчерпывающей и во всех смыслах удовлетворительной теории образования Солнечной системы пока не создано, во всех моделях существуют неясности и противоречия, которые требуют разрешения. Все планеты Солнечной системы можно разделить на две группы: планеты-гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун) и планеты земного типа (Меркурий, Венера, Земля, Марс, Плутон). Поверхность планет формируется под действием двух типов факторов: эндогенных и экзогенных. Эндогенные факторы - это процессы в ядре планеты, которые меняют ее внешний облик: перемещения участков коры, вулканические извержения, горообразование и т.п. Экзогенные факторы связаны с внешними воздействиями: химические реакции при соприкосновении с атмосферой, изменения под действием ветра и осадков, падение метеоритов. К особым космическим объектам относятся кометы. Кометы представляют собой небольшие тела диаметром от 5 до 10 км, состоящие из водяного льда с вкраплениями льдов летучих соединений. Согласно современным данным, кометы являются побочным продуктом формирования планет-гигантов. Основная масса кометы сосредоточена в ее ядре. Под воздействием космического излучения из ядра кометы выделяются газы, образующие голову и хвост кометы, который может достигать несколько миллионов километров в длину. Кометы живут сравнительно недолго: от нескольких столетий до нескольких тысячелетий.

24. Звезды, их эволюция

Звезды находятся в плазменном состоянии. Они разогреты до миллионов градусов. Внутри звезд происходит термоядерная реакция. Зыезды-это фабрики элементов. В звездах действует гравитация и термоядерная реакции. Пока эти процессы уравновешены-звезда живет. Звезды содержат 99% всей вселенной, их количество - 10в 22 степени. Температура звезд достигает миллиарда градусов. Яркость некоторых звезд достигает миллиона солнц. Плотность некоторых звезд достигает 100 млн. тонн на см3. Ближайшая после солнца звезд-Альфа-центавра, до нее 3 световых года. Звезды образуются из космического вещества в результате его конденсации под действием гравитационных, магнитных и других сил. Под влиянием сил всемирного тяготения из газового облака образуется плотный шар - протозвезда. Преобразование протозвезды в звезду растягивается на миллионы лет, что сравнительно немного по космическим меркам. Молодые звезды (около 100 тыс. лет) существуют за счет энергии гравитационного сжатия, которая разогревает центральную область звезды до температуры порядка 10-15 млн С и «запускает» термоядерную реакцию преобразования водорода в гелий. Именно термоядерная энергия является источником собственного свечения звезд. В результате преобразования водорода в гелий в центральной зоне образуется гелиевое ядро. Кроме этого в процессе ядерных реакций возникают и другие химические элементы. На той стадии, когда ядерные реакции уже не могут поддерживать устойчивость звезды, ее гелиевое ядро начинает сжиматься. При этом внутренняя температура звезды увеличивается, а периферийная зона, или внешняя оболочка, сначала расширяется, а затем выбрасывается в космическое пространство. Звезда превращается в красный гигант. В процессе дальнейшего охлаждения, если звезда имела небольшую массу, она ревращается в белого карлика - стационарный космический объект с очень высокой плотностью. Белые карлики представляют собой заключительный этап эволюции большинства звезд, в которых весь водород «выгорает», а ядерные реакции прекращаются. Свечение белого карлика происходит за счет его остывания. Тепловая энергия белого карлика продолжает иссякать, вследствие чего звезда меняет свой цвет сначала на желтый, а затем на красный. Постепенно она превращается в небольшое холодное темное тело, становится черным карликом. Если какие-то причины останавливают гравитационное сжатие, то происходит взрыв старой звезды, который сопровождается выбросом огромного количества вещества и энергии. Такой взрыв называют вспышкой сверхновой. Часть массы взорвавшейся сверхновой может продолжить существование в виде черной дыры. Черная дыра - область пространства, в которой сосредоточены огромные массы вещества, вызывающие сильное поле тяготения. Часть массы взорвавшейся сверхновой звезды может продолжить существование в виде нейтронной звезды, или пульсара.

25. Галактики. Космические расстояния

Галактики - гигантские скопления звезд, пыли и газа, пронизанные магнитными полями и космическими лучами. Самой близкой к нам галактикой, расположенной на расстоянии 1,5 млн световых лет, является туманность Андромеды. Самой исследованной является Местная группа галактик, в которую входят наша Галактика (Млечный путь) и туманность Андромеды. Наиболее распространенной является спиральная форма галактик. К этому типу относятся наша Галактика, а также туманность Андромеды. В галактиках спиральной формы находятся наиболее горячие звезды и массивные облака космического газа. Считается, что в некоторых галактиках ядро представляет собой черную дыру. Так, в центре ядра нашей Галактики находится скопление звезд с сильным радиоисточником, который называют Стрелец А. Предполагается, что Стрелец А является черной дырой с массой, примерно равной миллиону солнечных масс. Пространство между галактиками заполнено газом, пылью и разного рода излучениями (электромагнитными, гравитационными, потоками нейтрино и субатомных частиц). Основное вещество, составляющее межзвездный газ - водород, на втором месте - гелий. Наша Галактика - Млечный путь - имеет форму диска с выпуклостью в центре - ядром, от которого отходят спиралевидные рукава. Солнечная система расположена в одном из рукавов. Млечный путь насчитывает около 200 млрд звезд. Возраст нашей Галактики около 15 млрд лет. Квазары-звездные объекты - это последнее, что видно во вселенной. асстояние до них более 10 млрд. световых лет. Свойства Галактики - постоянное расширение, т.е. Квазары улетают от нас со скоростью 50 т. км/с., расширение идет с замедлением - чем дальше, тем медленнее, т.е. это может длиться бесконечно. Вселенная однородна, одинакова во всех направлениях. Во вселенной нет центра. Вселенная безгранична, но конечна. Центр вселенной находится там, где находится наблюдатель. А.Е.-астрономическая единица. С.Г. - световой год-расстояние, за которое луч света проходит в течении года. Парсек-3 световых года.

26. Метагалактика и Вселенная

Метагалактика - это доступная наблюдениям часть Вселенной. Метагалактика представляет собой упорядоченную систему галактик. Метагалактика постоянно расширяется, т.е. наша Вселенная нестационарна. Метагалактика имеет сетчатую (ячеистую) структуру, т.е. галактики распределены в ней не равномерно, а вдоль определенных линий - как бы по границам ячеек сетки. Такое строение свидетельствует, что в небольших объемах Метагалактика неоднородна. Гипотеза «множественности вселенных» допускает существование множества миров, образовавшихся в результате Большого Взрыва. Эти вселенные различаются своими физическими свойствами, типом организации, нестационарности и т.п., и в силу этого мы не можем их наблюдать. Тем не менее предполагается, что разные вселенные связаны друг с другом неизвестным пока способом. Есть гипотеза, что Метагалактика не есть вся Вселенная, а лишь ее часть. Если это «эмпирически» подтвердится, то «масштаб» человека и ценность его существования могут подвергнуться новой радикальной переоценке, что, возможно, скажется через опосредствующие институты (средства коммуникации, культура и т.д.) на всем мировоззрении точно так же, как в свое время сказался поворот Коперника, последствия которого едва ли вообще поддаются полному объяснению.

27. Эволюция вселенной. Физический вакуум. Закон Хабба

Исходя из того, что Вселенная расширяется 15 млрд. лет, то естественно, что 15 млрд. лет назад она была 0. Эта точка называется сингулярностью. - t=0, M приблизительно = 10 в 93 степени - это точка начала жизни вселенной. Физический вакуум-такое состояние пространства, в котором количество частиц = 0. В физическом вакууме времени нет. В физическом вакууме произошла флуктуация (возмущение). Теорию большого взрыва разработал Гамов. После взрыва следует расширение. Дальше последовали этапы эволюции. Этапы эволюции Вселенной называются эрами. Адронная эра: длительность 10~7 с, температура Вселенной составляет 1032 К. Главными действующими лицами являются элементарные частицы, между которыми осуществляется сильное взаимодействие. Вселенная представляет собой разогретую плазму. Лептонная эра: длительность 10 с, температура Вселенной 1015 К. Главные действующие лица - лептоны (электроны, позитроны и др.). Эра излучения: длительность 1 млн лет, температура Вселенной 10 000 К. В это время во Вселенной преобладало излучение, а вещество было ионизированным. Эра вещества: длится и сейчас. Вселенная остывает, становится нейтральной и темной, образуется вещество. В начале этой эры возникают первые протозвезды и протогалактики. Излучение перестает взаимодействовать с веществом и начинает свободно перемещаться по Вселенной. Именно эти фотоны и нейтрино, остывшие до 3 К, наблюдаются сейчас в виде реликтового излучения. Э. Хаббл обнаружил эффект «красного смещения» в спектрах удаленных галактик. «Красное смещение» означает понижение частот электромагнитного излучения при удалении источника света от наблюдателя. Т.е. если источник света удаляется от нас, то воспринимаемая частота излучений уменьшается, а длины волн увеличиваются, линии видимого спектра смещаются в сторону более длинных красных волн. Оказалось, что «красное смещение» пропорционально расстоянию до источника света. Исследования Э. Хаббла подтвердили, что удаленные от нас галактики разбегаются, т.е. Вселенная находится в состоянии расширения, а значит нестационарна. Другим важным экспериментальным свидетельством в пользу гипотезы расширяющейся Вселенной стало открытие реликтового излучения - слабого радиоизлучения, свойства которого являются в точности такими, какими они должны были быть на этапе горячей, взрывной Вселенной.