Концепции современного естествознания

Размещено на http://www.allbest.ru/

ТЕМА 1. Значение предмета КСЕ

Главная цель курса:

Помочь студентам экономических и гуманитарных ВУЗов овладеть современной естественно научной картиной мира.

Сформировать естественно научный способ мышления и навыки критического осмысления действительности.

Сформировать научное мировоззрение для успешного противостояния догматического мышлению и интеллектуальному анархизму.

Методологическая основа КСЕ - это эволюционно - синергетическая парадигма.

Естественно научная и гуманитарная культуры.

Культура - это совокупность созданных человеком материальных и духовных ценностей, а так же сама человеческая способность эти ценности производить и использовать.

Всякий предмет культуры раскладывается на 2 составляющие:

Природная основа.

Социальное содержание и оформление.

Именно эта двойственность мира культуры является основой возникновения двух его типов:

Естественно научная - она характеризует чисто природные свойства, связи и отношение вещей. К ней относятся: естественные науки + изобретения + производственные технологии.

Гуманитарная культура - она отражает свойства, связи и отношения людей, как существ социальных и духовных. К ней относятся: гуманитарные науки + религия, мораль, право.

Предмет спора двух культур.

Аргументы против гуманитарной культуры:

Грандиозные успехи естествознания и их практические воплощения значительно изменили образ жизни человека. А гуманитарная культура значительных успехов в это время не достигла.

Гуманитарным наукам не дано достичь точности, строгости и доказательности естественных наук, так как у них возможны различные интерпретации одних и тех же событий.

Аргументы за гуманитарные науки:

Человек живет не только в мире вещей, но и в мире смыслов, символов и знаков. И этот смысл управляет поведением человека и изучается гуманитарными науками.

Гуманитарные науки проясняют смысл бытия человека, общества и вселенной, а порой и создают его.

Аргументы в пользу обособления двух типов научного знания:

Объяснение - понимание. Объяснение законов природы главное и определяющее познавательная процедура в естественных науках. Гуманитарные явления даны нам непосредственно, и мы их переживаем как свои собственные, поэтому гуманитарные явления подлежат не столько объяснению сколько пониманию.

Генерализация - индивидуализация. Для естественных наук характерен генерализующий метод исследования, выделяющий общее в вещах. А для гуманитарных наук присущ индивидуализирующий метод, подчеркивающий неповторимость и уникальность каждого явления.

Отношение к ценностям. Ценности- это общественная или личная значимость для человека, тех или иных явлений природной и социальной реальности. Главная ценность в науке - это истина. Естественные науки признают диктатуру фактов, которые общеобязательные и в любой момент времени может быть подтверждена опытом, поэтому ценности для них безразличны, в отличии от гуманитарных наук в которых ценностная составляющая является определяющей.

Антропоцентризм. Естествознание потратило не мало усилий, чтобы избавиться от присущего ему на первых парах антропоцентризма, то есть представления о центральном месте человека в мироздании в целом. А гуманитарное знание антропоцентрично по своей сути.

Идеологическая нейтральность - нагруженность. Идеология - это теоретическое знание в котором присутствует тот или иной групповой интерес. Естественные науки идеологически нейтральны, а гуманитарные идеологически загружены.

Субъект - объективное отношение. В области естествознания субъект(человек) и объект(природа познания) строго разделены, то есть человек наблюдает за природой не оказывая на неё влияния. В гуманитарной же области субъект(человек) и объект познания(общество) частично совпадают, потому что человек член общества, что позволяет говорить о самопознании.

Количество - качество. Естественные науки имеют дело с количественными характеристиками окружающего мира, поэтому они называются точными. Гуманитарные же явления больше поддаются качественному описанию, и применение количественных методов в них крайне затруднено. Устойчивость - подвижность объекта. В масштабах человеческой жизни природные объекты изучаемые естествознанием необычайно стабильны. А динамика развития социальных объектов вполне сопоставима с протяженностью жизни отдельно человека.

ТЕМА 2. Единство и взаимосвязь естественно научной и гуманитарной культур

Единство двух типов культуры вводится на основе следующих соображений:

Оба типа культуры - творения разума и рук человека, а человек является неотъемлемой частью природы

Оба типа культур - активно формируют мировоззрения человека, а мировоззрение в свою очередь является целостным

Оба типа культур - имеют массу пограничных проблем, предметная область которых едина для того и другого. Решение этих проблем заставляет оба типа культур сотрудничать. Например это проблемы: проблема экологии, генной инженерии.

Естествознание нуждается в помощи гуманитарных наук при решении следующих проблем:

Интенсивное развитие естественных наук порождает объекты, ставящие под угрозу существование всего человечества, поэтому необходимы этические и юридические ограничители такой научной экспансии

Главное оружие естественных наук это их методы, методология естествознания относится к гуманитарным предметам.

Объектом естествознания является и сам человек, поэтому естественно научные эксперименты проводятся и на людях. Предмет допустимости подобных экспериментов определяют гуманитарные науки.

Основным критерием истинности всякого знания является практика, однако порой её бывает недостаточно, тогда в ход идут дополнительные критерии. Критерии: внутренняя красота теории, её стройность и гармоничность. В этих случаях естествознание пользуется гуманитарным инструментарием.

Постановка цели развития естествознания не может быть осуществлено без учета основных гуманитарных ценностей.

Гуманитарное знание так же пользуется достижениями естественных наук в следующих случаях:

Рассуждая о месте человека в мире невозможно не принять во внимание естественно научные представления о мире

Благодаря естественным наукам существуют многочисленные средства распространения гуманитарного знания

Достижение естествознания важны гуманитариям в качестве примера строгости, точности и доказательности научного знания.

В некоторых областях, таких как: экономика, лингвистика, логика гуманитарное знание пользуется количественными методами исследования, взятыми из естествознания.

Наука в духовной культуре общества.

Наука - это систематизированная познания действительности воспроизводящее её существенные и закономерные стороны в абстрактно логической форме понятий категории законов и теорий.

Для возникновения науки около двух с половиной тысяч лет назад понадобились следующие условия:

Прогрессирующие разделение труда

Процесс класса образования

Высокий уровень абстрактности мышления

Появление письменности и счета

Накопление опытных данных о природе

Значение появления науки: появление науки означало радикальную перестройку всего накопленного человечеством знания и приведения его в единую систему.

Отличия научного знания от донаучного:

Системность и логическая выводимость одних знаний из других

Объектами научного познания выступают ни сами предметы и явления реально мира, а их своеобразные аналоги - идеализированные объекты.

Осознанный контроль над самой процедурой получения нового знания и предъявления строгих требований к методам познания

Строгость и однозначность научного языка четко фиксирующего смысл и значение понятий

Научное знание претендует на независимость от субъекта открываемых истин и их без условную воспроизводимость

Наука изучает не все явления, а только те которые повторяются, и её главная задача искать законы которым существование этих явлений подчиняется

Дисциплинарная организация науки

К настоящему времени наука превратилась в очень сложную многоплановую и многоуровневую систему знаний. Главный способ её организации - дисциплинарный.

Существует небольшой привилегированный класс наук, выполняющих интегрирующие функции по отношению к другим разделом знания - это: математика, логика, философия, кибернетика, синергетика.

Предметная область этих наук является сквозной для всей системы научного знания, что позволяет им выступать в роли методологической основы научного знания.

По предметному своеобразию науки делятся на 3 большие группы:

Естественные (химия, математика, биология, физика)

Общественные

Социально-научные - их основная задача объяснить общественную жизнь, чтобы научиться ей управлять. (экономика, социология, политология, демография, этнография)

Гуманитарные - помогают принять жизнь во всей её гармонии и разнообразии. (философия, история, филология, культурология, правоведение, педагогика)

Технические - предмет исследования технических наук это техника, технология, материалы, их главная особенность: их конечной целью выступает не познание истин (как у естественных наук), а эффективное их использование в производственной и иной человеческой деятельности.

Всякая наука в своем развитии проходит следующие стадии:

Описание объекта

Его объяснение

Предсказание поведения объекта в различных ситуациях

Управление изучаемым объектом

Его искусственное воспроизведение

Научное знание выполняющие первые 3 функции называют - фундаментальным, если знания располагают возможностью выполнить хотя бы одну из двух оставшихся функций, то такое знание получает статус - прикладного.

ТЕМА 3. Этика науки

мышление естествознание догматический мировоззрение

Этика науки занимает изучением специфики моральной регуляции в научной сфере. Делится на: этику научного сообщества и этику науки как социального института.

Основные принципы этики научного сообщества:

Само ценность истины. Только одно имеет ценность для науки истина или ложна, все остальное находится за её приделами.

Новизна научного знания как цель и решающее условие успехов ученого. Наука жива только непрерывным приращением и обновление знания. Новаторство спасает науку от застоя вырождения и ограниченности.

Полная свобода научного творчества. Ученые сами в меру своего любопытства и интуиции определяют предмет исследовательских интересов.

Абсолютное равенство всех исследователей перед лицом истины. Открытия сделанные молодыми учеными признаются на равных с открытиями сделанными авторитетными учеными.

Научные истины всеобщее достояние. Любой ученый получивший интересные результаты обязан их обнародовать и только в этом случае его открытие признается наукой. На научные открытия не существует права собственности, они являются достоянием всего человечества.

Исходный критицизм. С одной стороны всякая новая теория по неволе представляет в критическом свете уже существующую, а с другой стороны сама попадает под огонь в критике сложившийся научной традиции. Из этой ситуации наука извлекает двойную выгоду: 1. Находится в постоянном развитии, 2. Тщательно фильтрует предлагаемое новое знание выбирая только подлинные новации.

Назначение этих принципов самосохранение науки и её возможности в поисках истины.

Этика науки как социального института.

В этом разделе обсуждаются проблемы связанные с моральной регуляцией научного творчества ставшие особенно актуальными во второй половине 20 века.

Основания для моральной регуляции науки:

Создание современной экспериментальной базы и информационного обеспечения науки требуют отвлечения огромных материальных и людских ресурсов, поэтому обществу не безразлично как эти ресурсы используются.

В поле зрения современной науки попали природные объекты в составной части которых является человек. Экспериментирование и взаимодействие с такими объектами потенциально опасно и может иметь катастрофические для человечества последствия, поэтому внутри научные ценности должны быть скорректированы с учетом ценностей общечеловеческих.

Невозможно исключить возможность нанесения научными исследованиями ущерба правам и достоинству отдельного человека что говорит в пользу гуманитарного контроля над научными исследованиями.

Научный метод. Структура научного познания.

По большому счету человека всегда интересовало 2 вопроса:

Что такое реальность?

Как с ней обращаться?

Метод это ответ на вопрос как обращаться с реальностью.

Метод это система правил и приемов практической деятельности. Например: шить, вязать.

Методы научного познания:

Наблюдение - это преднамеренное и целенаправленное изучение объектов опирающиеся на чувственные способности человека. По мере развития науки наблюдение становится все более сложным и опосредованным за счет использования технических устройств.

Измерение - это познавательная процедура в которой устанавливается соответствие измеряемой величины и величины принятой за эталонную.

Эксперимент - это способ активного целенаправленного исследования объектов в контролируемых и управляемых условиях. Главная задача эксперимента проверка теорией. Это один из основных критериев истинности научного знания.

Анализ - это процедура расчленения объекта на составные элементы в целях выявления их системных свойств и отношений.

Синтез - это соединение выделенных в процессе анализа элементов изучаемого объекта в единое целое.

Индукция - это когда общий вывод делается на основе обобщения частных посылок.

Дедукция - это способ рассуждения от общего к частному.

Аналогия - это совпадение признаков не тождественных объектов позволяющие предположить их сходство и в остальных признаках.

Абстрагирование - это отвлечение от несущественных незначимых для субъекта свойств исследуемого объекта с одновременным выделение тех его свойств, которые представляются существенными в контексте исследования. Это очень эффективный инструмент теоритических исследований.

Моделирование - это метод замещения изучаемого объекта подобным ему по ряду интересующих исследователя свойств и характеристик. Данные полученные при изучении модели затем с некоторыми поправками переносятся на реальный объект.



ТЕМА 4. Структуры научного познания

Основные элементы научного знания:

Твердо установленные факты

Закономерности обобщающие группы фактов

Теории представляющие собой системы закономерностей в совокупности описывающие некий фрагмент реальности

Методы как специфические приёмы и способы исследования реальности и исходящие из особенностей и закономерностей изучаемых объектов Научные картины мира рисующие обобщенные образы всей реальности в которых все теории допускающие взаимное согласование сведены ы некое системное единство.

Уровни научного познания:

Теоритический уровень	Эмпирический (экспериментальный) уровень
Переорганизует и пере структурирует эмпирический материал на основе некоторых исходных принципов. Объясняет и интерпретирует опытные данные. Ученые имеют дело с идеализированными объектами. Методы исследования: Аксиоматический метод Системный анализ Структурно функциональный анализ Математическое моделирование	Фиксирует только внешние общие признаки вещей и явлений. Собирает, накапливает и первично обрабатывает опытные данные. Ученые имеют дело непосредственно с природными и социальными объектами. Методы исследования: Наблюдение Описание Измерение Эксперимент

Критерии и принципы научности:

Для того чтобы отличить псевдо научные идей от собственной науки в методологии науки сформулированы следующие принципы:

Принцип верификации - какое либо понятие или суждение имеют значение если оно сводимо к непосредственному опыту или высказываниям о нем, т.е. эмпирически проверяемо.

Признак фальсификации - критерием научного статуса теории является её фальсифицируемость (опровержимость)

Критерии научности:

Универсальность - исключение любой конкретики

Согласованность - обеспечиваемая дедуктивным способом развёртывание системным знания.

Простота - хорошей считается та теория которая объясняет максимально широкий круг явлений опираясь на минимальное количество научным принципов.

Объяснительный потенциал

Наличие предсказательной силы

Границы научного метода:

Развитие науки непрерывно наталкивается на всевозможные преграды и границы. Некоторые из этих границ пришлось признать фундаментальными, так как преодолеть их не удастся некогда. Это следующие границы:

Опыт человечества неизбежно ограничен временем её существования поэтому научные закономерности наблюдаемые десятки тысяч лет существования человечества нельзя распространять на вселенную существующую миллиарды лет.

Природа человека. Человек это существо макро мира и средства используемые учеными в научном поиске того же масштаба. Когда же человекначинает осваивать макро и мега мир неизбежно возникают сложности, так как никаких прямых аналогов привычным нам вещем там нет и поэтому сформулировать макро образ полностью адекватным микро миру невозможно в принципе.

Инструментальная природа научног метода. Наука это рассказ о том что в гашем мире есть и что в принципе может быть. О том что должно быть в социальном мире наука сказать не может так как это предмет выбора человека, который он должен сделать сам. И это признание факта что реальный мир гораздо богаче и сложнее чем его образ сомсоздаваемый наукой.

Общие модели развития науки:

Концепция развития науки Томаса Куна, была предложена в 60-х годах 20 века. В основе концепции лежит понятие парадигма. Парадигма - это особый способ организации знания который подразумевает определенный набор предписаний задающих характер видения мира. А значит влияющих на выбор направлений исследования. Пример парадигмы: это Аристотильская динамика, Таремеевская астрономия, Ньютоновская механика. Смена парадигм есть не что иное как научная революция.

Методология научной исследовательских программ Ирвина Локатеса. Это альтернативная модель теории Уна. Исторически непрерывное развитие науки представляет собой конкуренцию научно исследовательских программ имеющих следующую структуру:

жетвое ядро содержащие неоправержимое исходные полажения.

негативная эвристика это защитный пояс ядра программы состоящий из вспомогательный гипотез и допущений снимающих противоречия с аномальными фактами.

Позитивная эвристика это ряд довыдов и предположений направленных на то чтобы изменять и развивать опровержимые варианты исследовательской программы. В результате программа предстает как целая серия модифицируемых теорий в основе которых лежат единые исходные принципы. В ходе развития позитивная эвристическая сила исследовательской программы рано или поздно исчерпывает себя и происходит вытеснение одной программы другой представляющая собой научную революцию.

Пока теоритический рост программы предвосхищает его эмпирический рост она считается прогрессирующей. Если же наоборот то программа регрессирует.

Научные революции.

Возможные интерпретации термина научная революция:

Победа над невежеством суевериями и предрассудками

Ускоренная эволюция в течении которой научная теория модифицируется

В результате крушения теории возникают новые проблемы а движение от одних проблем к другим и составляешь прогресс науки.

Определим общезначимый смысл понятия научной революции.

Порядок изучения окружающего мира:

Факты

Объяснительные схемы

Теории

Единая научная картина мира

Научная картина мира - это целостная система представлений об общих принципах и законах устройства мироздания. О научной революции можно говорить лишь в том случае когда на лицо изменение всей научной картины мира в которой все базовые элементы научного знания представлены в обобщенном виде. Таких научных революций в истории развития науки можно выделить три:

Аристотелевская революция прошла в 4-6 веках до н.э. В результате этой революции на свет появилась сама наука. Наиболее полно наука проявилась в трудах древнегреческого философа Аристотеля. Он создал формальную логику как главный инструмент систематизации знаний, разработал понятийный аппарат науки, утвердил канон организации научного исследования, отделил науки о природе от философии и математики. Важнейшим фрагментам античной научной картины мира стал геоцентрическое учение о мировых сферах.

Ньютоновская революция произошла в 16-18 веках н.э. Её исходным пунктом считается смена геоцентрической модели мира на гелиоцентрическую. Принципиальные отличия новой картины мира от античной:

Новое естествознание заговорило языком математики, в античной науки применение математики было ограничено.

Новая наука нашла мощную опору в методах экспериментального исследования явлений со строго контролируемыми условиями.

Новое естествознание безжалостно разрушило античные представления о космосе как завершенном и гармоничном мире, который обладает совершенством и целесообразностью. На смену им пришла концепция бесконечной, без цели и смысла существующей вселенной объединяемой лишь идентичностью законов.

Утвердилось чисто механистическая картина природы.

Сформировался четкий идеал научного знания: абсолютно истинная картина природы в которую можно подправлять в деталях, но радикально переделывать уже нельзя.

Энштейновская революция произошла на рубеже 19 - 20 веков. В это время последовала целая серия блестящих открытий в физике которые не могла объяснить механистическая картина мира. Основными теориями составившими основу новой парадигмы были теория относительности и квантовая механика.

Отличие новой научной картины мира от Ньютоновской:

Новая картина мира отвергла жесткое противостояние объекта и субъекта. Объект познания перестал восприниматься как существующий сам по себе, его научное описание оказалось зависимым от определенных условий познания.

Эйнштейновский переворот означал принципиальный отказ от всякого центризма вообще, т.е. все системы отсчёта в мире признавались равноправными.

Новая картина мира переосмыслила понятие пространства, времени, причинности, непрерывности и в значительной мере развила их со здравым смыслом.

Стало ясно что абсолютно точную научную картину мира не удастся нарисовать никогда. Любая из таких картин может обладать лишь относительной истинностью.

Значение научной революции:

Именно научные революции определяют общие контуры научной картины мира на длительный период.

Это необходимый момент смены курса в науке.

Они предполагают преемственность в развитии научного знания.

Итог: Таким образом диалектическое единство непрерывности и дискретности(прерывности), революционности и стабильности можно считать основной закономерностью развития науки.

Закон сохранения	С каким свойством пространства времени он связан?
Энергии
Импульса
Момента импульса

Каково значение законов сохранения

Сформулировать первый и второй законы термодинамики

Какие ещё законы сохранения вам известны

Что такое энтропия

Перечислить виды материи и что к ним относится

Какие концепции передачи взаимодействия между телами существуют и в чем они состоят

Как определяется поле математически

Перечислить 4 концепции эфира

Что такое уравнение Максвелла и какую роль они играют в физике



Тема 5. Дифференциация и интеграция научного знания

Важной закономерностью развития науки является единство процессов дифференциации и интеграции научного знания.

Дифференциация научного знания. Изобретение таких приборов как телескоп и микроскоп гигантски расширило познавательные возможности и количество доступных изучению объектов природы. Поэтому рост научного знания сопровождался его непрерывной дифференциацией, т.е. разделение на все более мелкие разделы и подразделы. Процесс дифференциации продолжается и по сей день, но уже не такими стремительными темпами как в 19 веке.

Интеграция научного знания. Оказалось что объяснение химических явлений не возможна без привлечение физики, объекты геологии требовали как физических так и химических методов анализа. Поэтому начали возникать смежные естественно научные дисциплины. Типо физической химии, био химии, гео химии, химической термодинамики. К настоящему времени основные фундаментальные науки настолько сильно проникли друг в друга, что пришла пора задуматься о единой науке о природе. Интеграция естественно научного знания стала ведущей закономерностью его развития. Она проявляется в следующих формах:

Организации исследований на стыке смежных научных дисциплин где локализуются самые интересные и многообещающие научные проблемы

Разработка транс дисциплинарных научных методов имеющих значение для многих наук (спектральный анализ, хроматография, компьютерный эксперимент)

Поиск объединительных теорий и принципов к которым можно было бы свести бесконечное разнообразие явлений природы. Пример: теория великого объединения в физике, глобальный эволюционный синтез в биологии и химии.

В разработке теорий выполняющих общеметодологические функции (общая теория систем, кибернетика, синергетика)

В изменении характера решаемых наукой проблем, они по большей части становятся комплексными требующими участие сразу нескольких дисциплин. Например: экологические проблемы или проблема возникновения жизни.

Дифференциация и интеграция в развитии естествознания не взаимоисключающая, а взаимодополняющие тенденции.

Математизация естествознания.

Ещё Галилео Галилей писал: « книга природы написана на языке математики», а Эммануил Кант утверждал: « в каждом знании столько истины сколько есть в математике». Хотя современная математика весьма далека от идеала логического совершенства, её значение для естествознания не только сохраняется, но и усиливается.

Главное достоинство математики для ученых естественников: она служит источником модели алгоритмических схем для связей, отношений и процессов составляющих предмет естествознание.

Принципиальные особенности современной естественно научной картины мира:

Античный ученый мир рисовал картину мира с большой долей фантазии и выдумки. Сходство же с реальностью было минимальным.

Ньютоновская картина мира стала строже и во много раз точнее.

Современная научная картина мира оживила неподвижную вселенную, обнаружив в каждом её фрагменте эволюцию. Главная особенность современной картины мира глобальный эволюционизм.

Принцип глобального эволюционизма.

В современном естествознании утвердилось убеждение в том, что материя вселенная в целом и все её элементы не могут существовать в не развития. Наиболее сильно идея эволюции прозвучало в учении Дарвина. Хотя эволюционизм зародился в 19 веке фундаментальные естественные науки (физика, химия, биология) оказались не затронутыми не буквой и не духом эволюционного учения. В 20 веке все радикально поменялось. Первую крупную грешь в анти эволюционном настрое классической физики пробило открытие в 1920 году расширение вселенной. Если вселенная расширяется то встает вопрос о силах сообщившей галактикой первоначальную скорость на этот вопрос отвечает теория большого взрыва. Согласно которой вселенная эволюционировала от точки до сегодняшнего состояния. Таким образом идея эволюции прорвалась в физику и космологию. По аналогичному механизму идет развитие химических элементов. В процессе эволюции в составе живых организмов осталось 6 химических элементов (углерод, кислород, азот, водород, фосфор, сера). Они составляют 98%.

К настоящему времени идея эволюции утвердилась во всех областях естествознания.

Тема 6. Синергетика - теория самоорганизации

Появление синергетики в современном естествознании инициирована подготовкой глобального эволюционного синтеза всех естественно научных дисциплин. Эту тенденцию сдерживала разительная асимметрия процессов деградации и развития в живой и не живой природе. Так как в классической науке господствовало убеждение что материи изначально присуща тенденция к разрушению. Что отражалось во втором законе термодинамики. Однако в конце 19 века было открыто ряд явлений свидетельствующих об обратной направленности процессов в живой природе и вселенной от термодинамического равновесия к упорядоченному состоянию. Стало ясно что для сохранения непротиворечивости общей картины мира необходимо постулировать наличие у материи не только разрушительной но и созидательной тенденции. Другими словами к материя способна соморганизовываться и само усложняться. После открытия этого свойства матери возникло синергетика - теория самоорганизации. Которая развивается по двум направлениям:

Общая теория самоорганизации.

Неравновесная термодинамика.

Общий смысл синергетический идей:

Процессы разрушения и созидания деградации и эволюции во вселенной по меньшей мере равноправным.

Процессы созидания имеют единый алгоритм не зависимо от природ и систем в которых они осуществляются

Самоорганизация - это спонтанный переход открытой неравновесной системы от менее к более сложным и упорядоченным формам организации.

Объектом синергетики являются системы удовлетворяющие следующим условиям:

Они должны обмениваться веществом или энергией с окружающий средой, т.е. быть открытыми

Они должны находится в состоянии далеком от термодинамического равновесия, т.е. быть неравновесными

В цикле развития таких систем наблюдаются 2 фазы:

Период плавного эволюционного развития с хорошо предсказуемыми линейными изменениями подводящие в итоге систему к не которому неустойчивому критическому состоянию.

Выход из критического состояния одномоментно скачком и переход в новое устойчивое состояние с большей степенью сложности и упорядоченности.

Новизна синергетического подхода к изучению окружающего мира выражается следующим образом:

Хаос или беспорядок не только разрушителен но и созидателен конструктивен. Порядок и хаос не исключают, а дополняют друг друга: порядок возникает из хаоса.

Линейных характер эволюции сложных систем к которому привыкла классическая наука не правила а скорее исключение. Развития большинства таких систем имеет не линейных характер, а это значит что для сложных систем всегда существует несколько возможных путей эволюции.

Развитие осуществляется через случайный выбор одной из нескольких разрешенных возможностей дальнейшей революции в точках бифуркации. Следовательно случайность не случайное недоразумение она встроена в механизм эволюции.

Точка бифуркации это в которой эволюционный путь системы разветвляется.

Синергетика родом из физических дисциплин но её идеи носят меж дисциплинарных характер. Поэтому в синергетики видят одну из важнейших составляющих современной научной картины мира.

Современная естественно научная картина мира.

Хронология наиболее важных событий истории нашего мира.

15 миллиардов лет назад произошел большой взрыв положивший начало вселенной. В течении нескольких сотен тысяч лет после взрыва шло образование атомов легких элементов. 14 -11 миллиардов лет назад началось образование галактик, появились звезды первого поколения, образовались атомы тяжелых элементов. Только через 6 миллиардов лет образовалось солнце. (5 миллиардов лет назад произошло возникновение солнца). 4.6 миллиарда лет назад образовалась земля. 3.8 миллиардов лет назад произошло зарождение жизни. 450 миллионов лет назад произошли растения. 150 миллионов лет назад появились млекопитающие. 2 миллиона лет назад появился человек .

Наиболее крупные прорывы к тайнам вселенной осуществлены во второй половине 20 века:

предложена концепция большого взрыва

построена квартовая модель атома

установлены типы фундаментальных взаимодействий

сформулированы теории их объединения

Эти успехи формируют общие контуры научной картины мира.

Картина мира рисуемое современным естествознанием сложна и проста одновременно. Сложна потому что способна поставить в тупик человека привыкшего к согласующимся со здравым смыслом классическим научным представлением. Простоту ей придают ведущие принципы построения и организации современного научного знания:

Системность означает воспроизведение наукой того факта что наблюдаемая вселенная наиболее крупная из всех известных нам систем состоящая из огромного множества элементов разного уровня сложности и упорядоченности

Глобальный эволюционизм это признание невозможности существования вселенной и всех порождаемых ею менее масштабных систем вне развития и эволюции

Самоорганизация это наблюдаемая способность материи к само усложнению и созданию все более упорядоченных структур в ходе эволюции

Историчность это принципиальная незавершенность в современной ак в прочем и любой другой картины мира. Развития общества и вселенной осуществляется в разных темпо ритмах, но их взаимное наложение делает идею построения окончательной и завершенной, абсолютно истинной картиной мира практически неосуществимой

Тема: математика и естествознание

Математика это наука о количественных отношениях и пространственных формах реального мира. Сила математики в её отвлеченности от частных, специфических свойств предметов и явлений. Это обстоятельство делает её универсальной, пригодной для решения конкретных задач в любой сфере природы и общества.

Математика как и всякая другая наука имеет свою историю развития включающую 4 основных периода:

Период зарождения математики. Для него характерно формирование понятий число и фигура. Возникновение зачатков арифметики и геометрии, выработка приемов арифметических действий над натуральными числами. Основателем считается древнегреческий философ Пифогор Самоский.

Период математики постоянных величин. Ещё в первом периоде возникло понимание самостоятельного положения математики как особой науки имеющей свой предмет. Для второго периода было характерно проникновение в математику отвлеченных рассуждений. Появились первые доказательства. Как наука математика окончательно сложилась, только тогда, когда в ней начали систематически применяться логические доказательства. Математика второго периода строится чаще всего не только на основе дедуктивного, но и аксиоматического метода. Когда ряд математический положений (аксиом) принимается без доказательства , но все остальные положения(теоремы) строго выводятся из аксиом по заранее установленным фиксированным, логическим законам или правилам. Ещё одним достижение второго периода явилось создание алгебры. Возникновение алгебры означало переход на новую ступень абстракции когда математики стали откликаться не только от качественных свойств предметов, но и от количественного значения символов чисел.

Период математики переменных величин. С 17 по 19 век. Этот период отражает период непрерывности и движения на первый план выдвигается понятие функции. Возникновение аналитической геометрии означало открытие универсального метода перевода вопросов геометрии на язык алгебры. Арифметику, алгебру и анализ с теории функции стали рассматривать как части чистой математики. В качестве предмета которой понимали числа, величины и зависимости между ними. Геометрию же стали рассматривать как прикладную математику применявшую результаты чистой математики. В этот же период появилось дифференциальное исчислений.

Период математики переменных отношений (современная математика). С середины 19 века, когда математическая наука стала настолько абстрактной, что перешагнула за пределы классической концепции математики, рассматривающей в качестве своего предмета числа и фигуры. В 19-20 веках возросла потребность в применении математического аппарата для описания новых теорий создаваемых в естественных науках. В связи с этим потребовались новые математические идеи. В соответствии с этим в современной математике появились новые понятия. Идеальные числа Куммера, векторы, кватернионы, поливекторы, тензоры. В настоящий момент происходит усложнение предмета математики, она переходит от изучения постоянных величин к изучению переменных величин и переменных отношений.

Тема 7. Роль математики в развитии естественных наук

Математику можно применять в определенной области науки только в том случае если проблемы и системы понятий в этой области сформулированы на столько ясно, что допускают математическую обработку. Аппарат классической математики развивался главным образом под влиянием стимулов идущих от механики и физики в целом.

Применение математического аппарата в естествознание дает:

Точное описание течения событий. Основные законы теории формулируются в виде соответствующих уравнений, что позволяет прогнозировать течение событий.

Предсказание новых явлений. Например с помощью уравнений Максвела был открыт новый физический объект электро магнитное поле.

Эвристическая роль математики в создании новых теорий. Математическая форма законов природы часто создает условия для качественно новых обобщений. Напрмер: Альберт Энштейн отмечал что бес предшествующего развития геометрии ему бы не удалось сформулировать теорию относительности; некоторые уравнения классической механики такие как уравнения Лагранджа или Камильтона были использованы при создании квантовой механики.

Возможность проверки теории претендующей на установление фундаментальных законов природы. Гипотеза утверждается в науке лишь в том случае если её основные положения получают количественное математическое выражение

Структурные уровни организации материи.

В основе современных представлений о строении материального мира лежит системный подход. Для обозначения целостности объектов в науке было выработано понятие системы.

Система - это совокупность элементов и связей между ними.

Элемент - это минимальный далее не делимый компонент в рамках системы который является таковым лишь по отношению к системе. В других отношениях он сам может представлять собой сложную структуру.

Совокупность связей между элементами образует структуру системы.

Существует 2 типа связи:

Связи по горизонтали (связи координации) - это связи между одно порядковыми элементами.

Связи по вертикали (связи субординации) - они выражают сложное внутреннее устройство системы где одни части по своей значимости могут уступать другим и подчиняться им.

Исходным пунктом всякого системного исследования является представление о целостности системы.

Целостность системы означает что все её составные части соединяясь вместе образуют уникальное целое обладающие новыми свойствами.

Согласно современным взглядам все природные объекты представляют собой упорядоченные структурированные иерархические организованные системы, которые делятся на открытые и закрытые. В закрытой системе отсутствуют связи с внешней средой, а открытые наоборот связаны с внешней средой.

Схема открытой системы:

В естественных науках выделяют 2 больших класса материальных систем:

Системы неживой природы.

Структурные уровни организации:

Физический вакуум

Элементарные частицы, атомы, молекулы, физические поля

Макроскопические тела, планеты, планетные системы, звезды и галактики

Метагалактика

Системы живой природы.

Уровни организации:

Нуклеиновые кислоты и белки

Клетки, одноклеточные организмы

Многоклеточные организмы

Над организменные структуры включающие виды популяции и биоценозы.

Биосфера как вся масса живого вещества

В науке выделяют 3 уровня строения материи:

Микро мир - это мир объектов размерность которых соотносима с масштабами человеческого опыта. пространственные - сантиметры, километры, милиметры. Время - секунды, минуты, года, часы.

Макро мир - это мир предельно малых непосредственно не наблюдаемых микрообъектов размерность которых исчисляется от 10 в -16 степени до 10 в -8 степени сантиметрах. А время жизни от бесконечности до 10 в -26 степени секунды.

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

И хотя на этих уровнях действуют свои специфические закономерности они теснейшим образом взаимосвязаны.

Тема 8. Концепции классического естествознания в области макромира

Механистическая программа описания природы выдвинутая в античном атомизме наиболее полно реализовалась в классической механике со становления которой начинается научный этап познания природы.

В рамках механистической картины мира разработанной Ньютоном сложилась дискретная (корпускулярная) модель реальности. В рамках этом модели материя рассматривалась как вещественная субстанция состоящая из отдельных частиц атомов (корпускул). Предполагалось что атомы абсолютно прочны, не делимы, не проницаемы, характеризуются наличия массы.

Существенной характеристикой Ньютоновского мира было двух мерное пространство евклидовой геометрии. Которая абсолютно постоянно и всегда прибывает в покое.

Время представлялось как величина не зависящая ни от пространства ни от материи.

Итог Ньютоновской картины мира - вселенная это гигантский и полностью детерминированный механизм в котором события и процессы являются собою цель взаимозависимых причин и следствий.

Механистический подход оказался необычайно плодотворным. В след за Ньютоновской механикой были созданы: гидродинамика, теория упругости, малекулярно-гинетическая теория и целый ряд других теорий в рамках которых физика добилась значительных успехов.

Однако были 2 области: оптика и электро-динамика которые не объяснялись в рамках механистической картины мира.

Для объяснения этих областей понадобилось новое понятие физическое поле.

К концу 19 века физика пришла к выводу что материя существует в 2 видах: дискретного вещества и непрерывного поля.

Вещество и поле различаются по физическим характеристикам (вещество имеет массу покоя, а поле нет). И по степени проницаемости (вещество мало проницаемо, а поле наоборот полностью проницаемо). Кроме того скорость распространения поля = скорости света, а скорость движения частиц вещества меньше её на много порядков.

Концепции современной физики в области микро мира.

При переходе к исследованию микро мира обнаружилось что физическая реальность едина и нет пропасти между веществом и полем, как считала классическая физика. Ученые столкнулись с парадоксальной ситуацией когда микро частицы обнаруживали одновременно и волновые и корпускулярные свойства. Т.е. являлись одновременно и частицами вещества и частицами поля. Первый шаг в изучении микро мира был сделан немецким физиком Марком Планком. Он пришел к выводу о том что в процессах излучения энергия может быть отдана или поглощена не непрерывно и в любых количествах, а лишь в известных неделимых порциях - квантах.

Энергия кванта зависит от чистоты (длины) волны излучения и определяется по формуле Кванта.

Е=hv

E=hc/лямда

V -частота

Лямда - длина волны

H - 6/62*10 в -34 дж.с. пост планка

Первым физиком принявшим открытие кванта стал известный физик Альберт Эйнштейн.

Квантовая теория света разработанная Эйнштейном утверждала что свет есть постоянно распространяющееся в мировом пространстве волновое явление. Вместе с тем свет может рассматриваться как поток неделимых световых квантов или фотонов.

Развивая представления Планта и Эйнштейна французский физик Луи де Бройль в 1924 году выдвинул идею о волновых свойствах материи. Де Бройль утверждал что волновые свойства присуще всем видам материи, любому телу массой М движущемуся со скоростью V соответствует волна длинной:

Лямда = h/mv

В 1926 году австрийский физик Эрвин Шредингер нашел математическое уравнение определяющее поведение волн материи.

Экспериментальным подтверждением волновых свойств материи стала открытие в 1927 году дифракции электронов. Окончательное формирование теории волн материи (квантовой механики) произошло благодаря работам немецкого физика Вернера Гейзенберга установившего принцип неопределенности (если ставится эксперимент который точно оказывает где частица находится в данный момент, то движение нарушается в такой степени, что частицу после этого невозможно найти и наоборот при точном измерении скорости нельзя определить местоположение частицы) и датского физика Нильса Бора с формулирующего принцип дополнительности ( понятие частицы и волны дополняют друг друга и в то же время противоречат друг другу они являются дополняющими картинами происходящего).

Противоречие корпускулярно волновых свойств микро объектов являются результатом не контролируемого взаимодействия микро объектом и макро объектов.

В 1964 году ирландский физик Джеймс Белл предположил что квантовая механика предсказывает более сильную корреляцию между взаимно связанными частицами, чем та о которой говорил Эйнштейн.

Теорема Белла: если некоторая объективная вселенная существует и если уравнение квантовой механики структурно подобны этой вселенной, то между двумя частицами когда либо находившимися в контакте существует некоторый вид не локальной связи. (все частицы во вселенной чувствуют друг друга)

Волновая генетика.

Открытия сделанные в квантовой механике оказали плодотворное воздействие не только на физику но и на биологию в рамках которой была разработана концепция волновой (квантовой) генетики.

После установления структуры молекулы ДНК ставилась задача расшифровки генетического кода под которым понималась последовательность нуклеотидов в ДНК. Однако действительность не оправдала ожидание ученых. Основная проблема феномена жизни механизмы его воспроизведения осталось по сути не раскрытой.

Расшифровка генетического кода дала возможность объяснить синтез белков, но вопрос о том каких образом в хромосомах кодируется пространственно-временная структура организма, только на основе знания последовательности нуклеотидов решить нельзя.

Любищев в 1925 году писал о том что гены не являются ни частями хромосомы, ни молекулами автокаталитических ферментов, ни радикалами, ни физической структуры. Он считал ген потенциальной субстанцией. Развивая идеи Любищева Гурвич утверждал что в генетике необходимо ввести понятие биологического поля свойства которого формально заимствованы из физики. Главная его идея заключалась в том, что развитие эмбриона происходит по заранее установленной программе и принимает те формы, которые уже имеются в его поле.

Суть идей Любищева и Гурвича заключаются в следующих положениях:

Гены дуалистичны - они вещество и поле одновременно

Полевые элементы хромосом размечают пространство время организма и тем самых управляют развитием биосистем.

Эти идеи оставались недооцененными вплоть до 60х годов 20 века.

Когда экспериментальные работы Казначеева подтвердили предвидение ученых о наличие полевых форм передачи информации у живых организмов.

После экспериментальных работ Казначеева возникла необходимость в теоритическом развитии модели волнового генома.

Первые попытку решить эту проблему предприняли российские биологи Горяев, Березин и Васильев.

Которыми были поставлены следующие задачи:

Показать возможность дуалистической трактовки работы генома клетки на уровнях вещества и поля в рамках физико-математических моделей.

Показать возможность обычных и аномальных режимов работы генома клетки с использование фантомно волновых образно знаковых матриц

Найти экспериментальные доказательства правильности предлагаемой теории которая в последствии получила название волновой генетики.

Основные положения волновой генетики:

Гены - это не только вещественные структуры по которым строится организм, но и волновые матрицы для этого.

Гены - это не только то что составляет так называемый генетический код, но и вся остальная большая часть ДНК которая раньше считалась бессмысленной.

Собственной информации хромосом недостаточно для развития организма. Хромосомы по не которым измерению обращены в физический вакуум который дает главную часть информации для развития эмбриона. Генетический аппарат способен сам и с помощью вакуума генерировать командные, волновые структуры типа голограмм, обеспечивающих развитие организма. Тексты ДНК и голограмм хромосомного континуума могут считаться в многомерно пространственно-временном и сематическом вариантах. Существуют волновые языки генома клеток сходные с человеческими языками.

Для проверки эффективности волновых программ стимулирующих например рост растений речевые коды не влияющие на обмен веществ в растениях. Если программы достигали семантические пласты генома, то это давало эффект резкого но кратковременного улучшения роста.

Атомистическая концепция строения материи.

Атомистическая гипотеза строения материи выдвинутая в античности Демокритом была возрождена в 18 веке английским химиком Дальтоном. Благодаря трудам Дальтона стали изучаться физико-химические свойства атома. И Менделеев построил периодическую систему химических элементов в 19 веке. Физические исследования атома начинаются в конце 19 века французским физиком Беккерелем. Н открыл явления радиоактивности, заключавшиеся в самопроизвольном превращении атомов одних элементов в атомы других. Первая частица входящая в состав атома электрон была открыта в 1897 году английским физиком Джеймсом Томсоном. Поскольку электроны имеют отрицательный заряд а атом в целом электро-нейтрален предположили наличие в составе атома положительно заряженные частицы протона.

Первая физическая модель атома была предложена в 1902 году Уильямом Томсоном. Согласно этой модели положительный заряд атома распределен по сферическому объему внутри которого плавают электроны. В 1908 Эрнест Лизерпольд в своей лаборатории провел опыт по проверке модели Томсона. В результате опыта он вынужден был предложить другую планетарную модель атома. Согласно которой в центре атома находится маленькое но очень тяжелое положительное ядро. Вокруг которого подобно планетам вокруг солнца вращаются электроны. Но эта модель вступала в противоречие с законами классической электро-динамики. Поэтому от неё отказались.

В 1913 году датский физик Нильса Бор применил принцип квартования при решении вопроса о строении атома. Он выдвинул гипотезу строения атома основанную на двух пастулатах совершенно не совместимых с классической физикой:

в каждом атоме существует несколько стационарных состояний (орбит) электронов двигаясь по которым электроны не излучают

при переходе электрона из одного стационарного состояния в другое атом излучает или поглощает порцию энергии = разности энергий этих состояний

Е4-Е1 - поглощение

Е3-Е1 - излучение

Еф = Е4-Е1

Еф=Е3-Е1 (фотон)

Теория обора точно описывала атом водорода. Попытка распространить её на много электронные атомы столкнулась с непреодолимыми трудностями. Теория обора показала что классическая физика не в состоянии объяснить даже самые простые опыты связанные со структурой атома.

Квартовая модель атома. Дальнейшее развитие идей атомизма было связано с исследованием элементарных частиц. Элементарными называют частицы входящие в состав атома. В настоящее время открыто более 350 элементарных частиц. Основными характеристиками элементарных частиц являются масса, электрический заряд, среднее время жизни, спин, квантовые числа.

Массу покоя элементарных частиц измеряют в массах электрона. Элементарные частицы не имеющие массы покоя - это фотоны. Остальные частицы по массе делятся на 3 класса.

1 класс. Лептоны. От слова лептос - легкие. К ним относятся - электрон и нейтрина.

2 класс. Мезоны. Это средние частицы. От 1 до 1000 масс электноны.

3 класс. Барионы. Это тяжелые частицы. Это более 1000. Протоны, нейтноны, гипероны.

Заряд - это вторая характеристика. Положительный, отрицательны, нейтральные. Каждые частицы кроме фотона и 2 мезонов соответствуют анти частицы с противоположным зарядом.