Курс «КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ» к.и.н., доцент Дягилев В.В.

Концепция – это … определенный способ понимания, трактовки конкретных и абстрактных явлений основная точка зрения руководящая идея ведущий замысел конструктивный принцип различных видов деятельности

Естествознание – это естество + знание дословное толкование термина - знание о природе. Естествознание в современном понимании – предельно общая дисциплина, представляющая собой комплекс наук о природе, взятых в их взаимосвязи. При этом под природой понимается все сущее, весь мир во многообразии его форм.

Естествознание комплексная наука, изучающая физические, химические, астрономические, биологические и иные процессы и явления в окружающем нас мире. Естествознание изучает мир таким, как он есть, в его природном состоянии, независимым от человека. Предмет естествознания факты и явления, происходящие в окружающем нас мире и объясняющие наиболее важные законы функционирования окружающего мира.

В наши дни ни один человек не может считаться образованным, если он не проявляет интереса к естественным наукам. Наука это не только собрание фактов об электричестве и т.п.; это одно из наиболее важных духовных движений наших дней. Тот, кто не пытается понять это движение, выталкивает себя из этого наиболее знаменательного явления в истории человеческой деятельности... И не может быть истории идей, которая исключала бы историю научных идей. К. Попер

Основные задачи курса - представить спектр наиболее универсальных методов и законов современного естествознания; продемонстрировать специфику рационального метода познания окружающего мира, логику и структуру естествознания с позиций сегодняшнего дня; показать, практическую пользу и перспективу в развитии, связанную со знанием естественных наук.

Цель данного курса получить информацию о достижениях естественных наук. астрономии физики; химии; биологии и др.

Лестница Кекуле В середине 19-го века немецкий химик Кекуле составил иерархическую последовательность наук по степени возрастания их сложности (а точнее, по степени сложности объектов и явлений, которые они изучают). Такая иерархия естественных наук позволяла как бы «выводить» одну науку из другой. Психология Биология Химия Физика Механика Возрастание сложности Естественные науки

Лекция 1. Тема: « Естествознание как область научного познания ».

I.Понятие науки. Наука это особый вид познавательной деятельности человека, направленный на получение, обоснование и систематизацию рациональных и чувственных знаний о мире, человеке, обществе и самом познании, на основе которых происходит преобразование человеком действительности.

Наука – это – область человеческой деятельности, направленная на выработку и систематизацию объективных знаний о действительности. Основой этой деятельности является сбор фактов, их постоянное обновление и систематизация, критический анализ и, на этой основе, синтез новых знаний или обобщений, которые не только описывают наблюдаемые природные или общественные явления, но и позволяют построить причинно-следственные связи с конечной целью прогнозирования. Те гипотезы, которые подтверждаются фактами или опытами, формулируются в виде законов природы или общества

наука форма деятельности социальный институт наука это – Форма духовной деятельности людей, направленная на производство знаний и природе, обществе, человеке и самом познании наука это – Совокупность знаний, приведённых в целостную систему на основе определённых принципов наука это – Система отношений в науке, научные учреждения и организации, т.е. единство двух элементов: Организационно оформленная структура: академии наук, научные лаборатории, научные центры и т.д. Система норм и правил поведения, которые регулируют деятельность учёных

Функции науки: познавательная; описательная; объяснительная; прогностическая.

Определяющие признаки науки (по Г.Гегелю): Существование достаточного объема опытных данных. Построение модели, систематизирующей и формирующей опытные данные. Возможность на основе модели предсказать новые факты, лежащие вне первоначального опыта.

Специфические черты науки: универсальность – фрагментарность общезначимость – обезличенность систематичность – незавершенность преемственность - критичность достоверность – вне моральность рациональность – чувственность

Классификация науки: I. По предмету и методу познания: 1) Науки о природе – естествознание 2) Науки об обществе – обществознание (гуманитарные, социальные науки) 3) Науки о познании, мышлении (логика, гносеология) 4) Технические науки 5) Современная математика

II. По степени удаленности от практики: 1) Фундаментальные науки – выявляют основные законы и принципы реального мира 2) Прикладные науки – непосредственное применение результатов научного познания для решения конкретных производственных и социально-практических проблем

Науку в целом можно рассматривать как : Особую систему знаний Особую систему общественных организаций и учреждений, которые вырабатывают, хранят и распространяют эти знания Особый вид деятельности- система научных исследований, удовлетворяющих особым критериям и проводимым по особым правилам

Наука как особая система знаний Наука – это совокупность объективных знаний о бытие (природе, обществе и человеке). Целью науки (и высшей её ценностью) является поиск объективной истины.

Отрасли знания (частные науки) Наука как особая система знаний Предмет исследования(что изучать?) Метод исследования (каким способом?)

Предмет исследования – сторона реальности, которую выделяет и изучает отдельная дисциплина Химия Биология Физика Геометрия Физическая география МЕЛ ( объект исследования)

Критерии и нормы научности Принцип верификации – знание имеет научную ценность только в том случае, если его можно обосновать рациональными методами или проверить эмпирически. Принцип фальсификации (К.Поппер) – критерием научного статуса теории является её фальсифицируемость (научное знание должно быть принципиально опровергаемым)

Наука как особый вид деятельности Наука – это сфера человеческой деятельности функция которой – выработка и теоретическая систематизация объективных знаний о действительности.

Компоненты научной деятельности 1.СУБЪЕКТ: -учёные-специалисты; -человечество как носитель познавательной потребности и пользователь научными результатами

2.ОБЪЕКТ: явления, сущности, законы, состояния человека и социальных групп ПРЕДМЕТ НАУЧНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ (конкретная часть объекта науки)

3. ЦЕЛЬ: описание, объяснение, предсказание, истолкование тех процессов и явлений, которые стали её объектами.

4.СРЕДСТВА: методы мышления; методы эмпирического исследования; активная и пассивная техника; денежно-кредитное обеспечение; универсальные средства

5. КОНЕЧНЫЙ ПРОДУКТ: научное знание; научный способ рациональности; технические и методические новации; нравственные ценности.

6. СОЦИАЛЬНЫЕ УСЛОВИЯ: потребности общества; поддержка науки; подготовка научных кадров; вещественно-энергетическое и коммуникационное обеспечение

7. АКТИВНОСТЬ СУБЪЕКТА : инициатива и творчество самого ученого

Общие модели развития науки Концепция развития науки Т.Куна: Это стадия эволюционного развития науки. «Нормальная наука» - форма исследования, которую ведет группа ученых, объединенных единством взглядов и основных идей (научных догм), занимаясь планомерным решением конкретных научных задач.

«Парадигма» (греч. – модель постановки и решения проблем, образец) – называется система общепринятых научных представлений, базисных принципов, которые признаются и принимаются членами научного сообщества. «Научная революция» - процесс, сменяющий длительное господство нормальной науки, который приводит к смене парадигм.

Методология научно-исследовательских программ (И.Лакатос) – исторически непрерывное развитие науки представляет собой конкуренцию научно-исследовательских программ, которые имеют следующую структуру:

«Жесткое ядро» - включает неопровержимые для сторонников программы исходные положения. «Негативная эвристика» - своеобразный «защитный пояс» программы, состоящий из вспомогательных гипотез и допущений, снимающих противоречия с аномальными фактами. «Позитивная эвристика» - ряд доводов, предположений, направленных на то, чтобы изменять и развивать «опровержимые варианты» исследовательской программы.

1. Понятие метода Метод - это совокупность действий, признанных помочь достижению желаемого результата. Метод можно также охарактеризовать как форму теоретического и практического освоения действительности, исходящего из закономерностей поведения изучаемого объекта. Способности людей различны, и для того чтобы всегда добиваться успеха, требуется инструмент, который уравнивал бы шансы и давал возможность каждому получить нужный результат. Таким инструментом и является метод.

Методы естественно- научного познания Методы естественно- научного познания МЕТОДЫ НАУЧНОГО ПОЗНАНИЯ Методы эмпирического исследования Методы теоретического исследования Всеобщие методы соотношение эмпирического и теоретического общее и частное

Методы эмпирического и теоретического познания

II.Естествознание как система наук о природе. Естествознание – это наука о природе как единой целостности или совокупность наук о природе, взятых как единое целое.

ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ Древнегреческий период. Эллинистический период. Древнеримский период античной натурфилософии. Вклад Арабского мира в развитие естествознания. Естествознание в средневековой Европе. Этап, называемый «научной революцией».

Самыми древними науками можно считать астрономию, геометрию и медицину, (Египет и Междуречье, Древний Китай и Древняя Индия, Древний Восток). Астрономия и медицина не представляли собой в те времена отдельных наук, а были прочно вплетены в ткань философско- религиозной мысли. Математика начала развиваться для нужд астрономии, но именно математика, по мнению ряда ученых, является единственной наукой, сформировавшейся в Древнем Мире.

Принято считать, что к середине XVIII в. сформировались только четыре науки: механика, физика, математика и астрономия. Великие системы биологии, как и первые основные законы химии, пришлись на конец XVIII начало XIX в., основные идеи геологии находились в то время в стадии формирования.

Древнегреческий период Естественнонаучные знания Древнего Востока проникли в Древнюю Грецию в VI в. до н.э. и обрели статус науки как определенной системы знаний. Эта наука называлась натурфилософией (от лат. natura природа).

Милетская школа VI в. до н.э. Основной проблемой этой школы была проблема первоначала всех вещей: из чего состоят все вещи и окружающий мир? Предлагались разные варианты того, что считать первоосновой всех вещей: огонь (Гераклит), вода (Фалес), воздух (Анаксимен), апейрон (Анаксимандр).

Пифагорейцы в качестве первоначала мира взамен воды, воздуха или огня ввели понятие числа. «элементы чисел должны быть элементами вещей». Пифагор ( гг. до н.э.) Пифагорейцы проповедовали тип жизни в поисках истины, научное познание, которое, как они считали, и есть высшее очищение - очищение души от тела. Следует отметить, что пифагорейские числа не соответствуют современным абстрактным представлениям о них. Пифагорейское число тянуло за собой длинный «шлейф» физических, геометрических и даже мистических понятий.

Исследование первоосновы вещей вслед за учеными милетской школы были продолжены Демокритом (ок гг. до н.э.) и его учителем Левкиппом, которые ввели понятие атома. Новое учение, атомистика, утверждало, что все в мире состоит из атомов неделимых, неизменных, неразрушимых, движущихся, невозникающих, вечных, мельчайших частиц. Учение об атоме явилось гениальной догадкой, которая намного опередила свое время и служила источником вдохновения для многих его последователей.

Аристотель ( гг. до н.э.) наметил магистральные пути развития метафизики, физики, психологии, логики, а также этики, эстетики, политики. разделял все науки на три больших раздела: науки теоретические и практические, которые добывают знания ради достижения морального совершенствования, а также науки продуктивные, цель которых производство определенных объектов.

Гиппократ ( гг. до н.э.) зарождение медицины как самостоятельного научного знания. «Медицина должна развиваться на основе точного метода, систематического и организованного описания различных заболеваний». создал эффективно действующий метод, преемственно связанный с ионийской философией природы. За этим методом стояли усилия древних философов дать естественное объяснение каждому явлению, найти его причину и цепочку следствий, веру в возможность понять все тайны мира.

Эллинистический период школа Эпикура ( гг. до н.э.). Эпикур делил философию на три части: логику, физику и этику. Эпикурейская физика - это целостный взгляд на реальность. Эпикур развил идеи атомистики, заложенные Левкиппом и Демокритом. В его школе было показано, что атомы различаются весом и формой, а их разнообразие не бесконечно. Для объяснения причины движения атомов Эпикур ввел понятие первоначального толчка (первотолчка).

С 332 г. до н.э. началось сооружение города Александрии, который стал основным научным центром эллинистической эпохи, центром притяжения ученых всего средиземноморского региона.

В Александрии был создан знаменитый Музей, где были собраны необходимые инструменты для научных исследований: биологических, медицинских, астрономических. К Музею была присоединена Библиотека, которая вмещала в себя всю греческую литературу, литературу Египта и многих других стран. Объем этой Библиотеки достигал 11,7 тыс. книг, в ней нашла отражение культура всего античного мира.

В первой половине III в. до н.э. в Музее велись серьезные медицинские исследования. Герофил и Эрасистрат продвинули анатомию и физиологию, оперируя при помощи скальпеля. Герофилу медицина обязана многими открытиями. Например, он доказал, что центральным органом живого организма является мозг, а не сердце, как думали ранее. Он изучил разновидности пульса и его диагностическое значение.

В эллинистический период начали составляться труды, объединявшие все знания в какой-либо области. одному из крупнейших математиков того периода Евклиду принадлежит знаменитый труд «Начала», где собраны воедино все достижения математической мысли. Опираясь на аристотелевскую логику, он создал метод аксиом, на основе которого построил все здание геометрии.

Выдающимся ученым эллинистического периода был математик-теоретик и механик Архимед ( гг. до н.э.). Он был автором многих остроумных инженерных изобретений. Его баллистические орудия и зажигательные стекла использовались при обороне Сиракуз. Среди множества работ особое значение имеют следующие: «О сфере и цилиндре», «Об измерении круга», «О спиралях», «О квадратуре параболы», «О равновесии плоскости», «О плавающих телах». Архимед заложил основы статики и гидростатики.

Систематизатором географических знаний был друг Архимеда Эрастофен. Исторической заслугой Эрастофена явилось применение математики к географии для составления первой карты с меридианами и параллелями.

В эллинистический период завершили свое формирование основополагающие элементы наиболее древних наук математики (прежде всего геометрии), астрономии и медицины. началось формирование отдельных естественных наук, методами которых могут считаться наблюдение и измерение. Все эти науки создавались жрецами Египта, волхвами и магами Междуречья, мудрецами Древней Индии и Древнего Китая. Натурфилософы Древней Греции были теснейшим образом связаны с этими жрецами, а многие являлись их непосредственными учениками. Все науки того времени были тесно вплетены в философско-религиозную мысль и по существу считались знанием элиты (религиозной или философской) древнего общества

Древнеримский период античной натурфилософии Птолемей жил, возможно, в гг. н.э Особое место среди его работ занимает «Великое построение», которая является итогом всех астрономических знаний того времени. Эта работа посвящена математическому описанию картины мира (полученной от Аристотеля), в которой Солнце, Луна и 5 планет, известных к тому времени, вращаются вокруг Земли. Из всех наук Птолемей отдает предпочтение математике ввиду ее строгости и доказательности. Геоцентрическая картина мира, обоснованная им математически, служила основой мировоззрения ученых вплоть до опубликования труда Н.Коперника «Об обращении небесных сфер».

Клавдий Гален ( гг.?) систематизи- ровал знания в области медицины. Он обобщил анатомические исследования, полученные медиками александрийского Музея; осмыслил элементы зоологии и биологии, воспринятые от Аристотеля; теорию элементов, качеств и жидкостей системы Гиппократа. Сформулировал телеологическую концепцию.

Вклад Арабского мира в развитие естествознания Развитие исламской государственности в VIII XII вв. оказало благотворное влияние на общемировую культуру. К Х в. сформировались наиболее крупные культурные центры Арабского мира: Багдад и Кордова. В этих городах было много общественных библиотек, книжных магазинов, существовала мода и на личные библиотеки.

Мухаммед, прозванный аль-Хорезми (первая половина IX в.) был выдающимся астрономом и одним из создателей алгебры; Бируни ( ) выдающийся астроном, историк, географ, минералог; Омар Хайям ( ) философ и ученый, более известный как поэт; Улугбек (XV в.) - великий астроном и организатор науки, один из наследников Тимура

Аль-Хорезми значительно улучшил таблицы движения планет и усовершенствовал астролябию - прибор для определения положения небесных светил. Бируни со всей решительностью утверждал, что Земля имеет шарообразную форму, и значительно уточнил длину ее окружности. Он также допускал вращение Земли вокруг Солнца. Омар Хайям утверждал, что Вселенная существует вечно, а Земля и другие небесные тела движутся в бесконечном пространстве.

Естествознание в средневековой Европе алхимики и университеты - чисто европейское порождение. Огромное число открытий в алхимии было сделано косвенно. Недостижимая цель (философский камень, человеческое бессмертие) требовала конкретных шагов, и, благодаря глубоким знаниям и скрупулезности в исследованиях, алхимики открыли новые законы, вещества, химические элементы.

С XIII в. в Европе начинают появляться университеты. Самыми первыми были университеты в Болонье и Париже. Благодаря университетам возникло сословие ученых и преподавателей христианской религии, которое можно считать фундаментом сословия интеллектуалов.

Этап, называемый «научной революцией» Периодом «научной революции» иногда называют время между 1543 и 1687 гг. Первая дата соответствует публикации Н. Коперником работы «Об обращениях небесных сфер»; вторая - И.Ньютоном «Математические начала натуральной философии».

Коперник поместил в центр мира не Землю, а Солнце; Тихо Браге - идейный противник Коперника - движущей силой, приводящей планеты в движение, считал магнетическую силу Солнца, идею материального круга (сферы) заменил современной идеей орбиты, ввел в практику наблюдение планет во время их движения по небу; Иоганн Кеплер, ученик Браге, осуществил наиболее полную обработку результатов наблюдений своего учителя: вместо круговых орбит ввел эллиптические он количественно описал характер движения планет по этим орбитам;

Галилей показал ошибочность различения физики земной и физики небесной, доказывая, что Луна имеет ту же природу, что и Земля, и формируя принцип инерции. Обосновал автономию научного мышления и две новые отрасли науки: статику и динамику. Он «подвел фундамент» под выдающиеся обобщения Ньютона, которые мы рассмотрим далее. Данный ряд ученых завершает Ньютон, который в своей теории гравитации объединил физику Галилея и физику Кеплера.

В течение этого периода изменился не только образ мира. Изменились и представления о человеке, о науке, об ученом, о научном поиске и научных институтах, об отношениях между наукой и обществом, между наукой и философией, между научным знанием и религиозной верой. Выделим во всем этом следующие основные моменты:

основные моменты периода: 1. Земля, по Копернику, не центр Вселенной, созданной Богом, а небесное тело, как и другие. Но если Земля обычное небесное тело, то не может ли быть так, что люди обитают и на других планетах? 2. Наука становится не привилегией отдельного мага или просвещенного астролога, не комментарием к мыслям авторитета (Аристотеля), который все сказал. Теперь наука исследование и раскрытие мира природы, ее основу теперь составляет эксперимент. Появилась необходимость в специальном строгом языке. 3. Наиболее характерная черта возникшей науки ее метод. Он допускает общественный контроль, и именно поэтому наука становится социальной. 4. Начиная с Галилея наука намерена исследовать не что, а как, не субстанцию, а функцию.

Научная революция порождает современного ученого-экспериментатора, сила которого - в эксперименте, становящемся все более и более точным, строгим благодаря новым измерительным приборам. Новое знание опирается на союз теории и практики, который часто получает развитие в кооперации ученых, с одной стороны, и техников и мастеров высшего разряда (инженеров, художников, гидравликов, архитекторов и т.д.) - с другой.

Возникновение нового метода исследования – научного эксперимента оказало огромное влияние на дальнейшее развитие науки.

эксперимент, как метод исследования Леонардо да Винчи ( ). Эксперименту Леонардо да Винчи недоставало строгости определений и точности измерений, но можно только восхищаться универсальностью ума этого человека, которой восторгались его современники и которая поражает сегодня нас. С методологической точки зрения Леонардо можно считать предшественником Галилея. Помимо опыта он придавал исключительное значение математике. «Лучше маленькая точность, чем большая ложь», утверждал он

Начало экспериментальному методу Нового времени положило изобретение двух важнейших инструментов: сложного микроскопа (ок г.) и телескопа (ок г.). Уже древние греки были знакомы с увеличительной силой линзовых стекол. Но сущность и микроскопа, и телескопа заключается в соединении нескольких увеличительных стекол. Первый микроскоп продемонстрировал голландский шлифовальщик стекол Захарий Янсен, первую подзорную трубу - голландский оптик Франц Липперстей.

С появлением телескопов развитие астрономии поднялось на качественно новый уровень Были открыты (еще Галилеем) четыре наиболее крупных спутника Юпитера, множество новых, не видимых невооруженным взглядом, звезд; было достоверно установлено, что туманности и галактики являются огромным скоплением звезд. Кроме того, были обнаружены темные пятна на Солнце, которые вызвали особые возражения и даже ярость руководителей католической церкви.

К середине XVII в. выдающийся астроном Ян Гевелий изготовил первую карту Луны. Именно он впервые предложил принятые в настоящее время названия темных пятен Луны океаны и моря. Гевелию удалось наблюдать девять больших комет, что положило начало их систематическому исследованию. В конце века Тихо Браге усовершенствовал технику наблюдений и измерений астроно­мических явлений. Он также ввел, как отмечалось выше, в практику наблюдения планет во время их движения по небу. В Новое время, благодаря экспериментальному методу, были объяснены многие явления, над которыми человечество задумывалось в течение многих веков, а также были высказаны идеи, определившие научные поиски на века вперед.

В XVI-XVII вв. наблюдается бурный расцвет анатомических исследований. В гг. Андреас Везалий опубликовал книгу «О строении человеческого тела», которая была прекрасно иллюстрирована и сразу же получила широкое распространение. Она считается первым скрупулезным описанием анатомии из всех известных человечеству.

Уильям Гарвей ( ) начал развитие биологических аспектов механистической философии. Он заложил основы экспериментальной физиологии и правильно понял основную схему циркуляции крови в организме. Гарвей воспринимал сердце как насос, вены и артерии - как трубы. Кровь он рассматривал как движущуюся под давлением жидкость, а работу венозных клапанов уподоблял клапанам механическим.

революции в естествознании В истории естествознания процесс накопления знаний сменялся периодами научных революций, когда происходила ломка старых представлений и взамен их возникали новые теории. учение о гелиоцентрической системе мира Н.Коперника, создание классической механики И. Ньютоном, ряд фундаментальных открытий в биологии, геологии, химии и физике в первой половине XIX столетия, подтвердившие процесс эволюционного развития природы и установившие тесную взаимосвязь многих явлений природы, крупные открытия в начале XX столетия в области микромира, создание квантовой механики и теории относительности.

Н. Коперник в труде «Об обращении небесных сфер» предложил гелиоцентрическую картину мира вместо прежней птолемеевой (геоцентрической). Она явилась продолжением космологических идей Аристотеля, и на нее опиралась религиозная картина мира. Заслуга Н. Коперника состояла также в том, что он устранил вопрос о «перводвигателе» движения во Вселенной, так как, согласно его учению, движение является естественным свойством всех небесных и земных тел. Его учение не соответствовало мировоззрению католической церкви, и с этого времени начинается противостояние науки и церкви по главным вопросам, касающимся природы.

перемены в теоретической физике произошли в XVII в. Был осуществлен переход от аристотелевой физики к ньютоновой, которая господствовала в западной науке в течение трех столетий. Используя эту модель, физика достигла прогресса и выгодно отличалась от других дисциплин. Ее законы приобрели математическую формулировку, она доказала свою эффективность при решении многих проблем. Западная наука добилась крупных успехов и стала мощной силой, преобразующей мир. К тому же она определенным образом формировала мировоззрение ученых. Вступала в силу механистическая картина мира

ЕСТЕСТВЕННО-НУЧНАЯ КАРТИНА МИРА (ЕНКМ) Понятие "физическая картина мира" употребляется давно, но лишь в последнее время оно стало рас- сматриваться не только как итог развития физиче-ского знания, но и как особый самостоятельный вид знания - самое общее теоретическое знание в физике (система понятий, принципов и гипотез), служащее исходной основой для построения теорий. Физическая картина мира, с одной стороны, обобщает все ранее полученные знания о природе, а с другой - вводит в физику новые философские идеи и обусловленные ими понятия, принципы и гипотезы, которых до этого не было и которые коренным образом меняют основы физического теоретического знания: старые физические понятия и принципы ломаются, новые возникают, картина мира меняется.

Ключевым в физической картине мира служит понятие "материя", на которое выходят важнейшие проблемы физической науки. Поэтому смена физической картины мира связана со сменой представлений о материи. В истории физики это происходило два раза. Сначала был совершен переход от атомистических, корпускулярных представлений о материи к полевым - континуальным. Затем, в XX в., континуальные представления были заменены современными квантовыми. Поэтому можно говорить о трех последовательно сменявших друг друга физических картинах мира.

складывается в результате научной революции XVI- XVII вв. на основе работ Галилео Галилея, который установил законы движения свободно падающих тел и сформулировал механический принцип относи- тельности. Ключевым понятием механистической картины мира было понятие движения. Именно законы движения Ньютон считал фундаментальными законами мироздания. На основе механистической картины мира в XVIII- начале XIX вв. была разработана земная, небесная и молекулярная механика. Быстрыми темпами шло развитие техники. Это привело к абсолютизации механистической картины мира, к тому, что она стала рассматриваться в качестве универсальной. Механистическая картина мира

В процессе длительных размышлений о сущности электрических и магнитных явлений Майкл Фарадей пришел к мысли о необходимости замены корпускулярных представлений о материи континуальными, непрерывными. Он сделал вывод, что электромагнитное поле сплошь непрерывно, заряды в нем являются точечными силовыми центрами. Тем самым отпал вопрос о построении механистической модели эфира, несовпадении механистических представлений об эфире с реальными опытными данными о свойствах света, электричества и магнетизма. Электромагнитная картина мира.

Взгляды на материю менялись кардинально: совокупность неделимых атомов переставала быть конечным пределом делимости материи, в качестве такового принималось единое абсолютно непрерывное бесконечное поле с силовыми точечными центрами - электрическими зарядами и волновыми движениями в нем. Движение понималось не только как простое механическое перемещение, первичным по отношению к этой форме движения становилось распространение колебаний в поле, которое описывалось не законами механики, а законами электродинамики.

электромагнитная картина мира Новая электромагнитная картина мира объяснила большой круг явлений, непонятных с точки зрения прежней механистической картины мира. Она глубже вскрыла материальное единство мира, поскольку электричество и магнетизм объяснялись на основе одних и тех же законов. К концу XIX в. накапливалось все больше необъяснимых несоответствий теории и опыта. Одни были обусловлены незавершенностью электромагнитной картины мира, другие вообще не согласовывались с континуальными представле- ниями о материи: трудности в объяснении фотоэффекта, линейчатый спектр атомов, теория теплового излучения.

современные представления о мире В конце XIX в. и начале ХХ в. в естествознании были сделаны крупнейшие открытия, которые коренным образом изменили наши представления о картине мира. Прежде всего, это открытия, связанные со строением вещества, и открытия взаимосвязи вещества и энергии.

Если раньше последними неделимыми частицами материи, из которых состоит природа, считались атомы, то в конце XIX в. были открыты электроны, входящие в состав атомов. Позднее было установлено строение ядер атомов, состоящих из протонов (положительно заряженных частиц) и нейтронов (лишённых заряда частиц). Согласно первой модели атома, построенной английским учёным Эрнестом Резерфордом ( ), атом уподоблялся миниатюрной солнечной системе, в которой вокруг ядра вращаются электроны.

В 30-е годы XX в. было доказано, что все элементарные частицы вещества, например электроны, обладают не только корпускулярными, но и волновыми свойствами. Экспериментально доказано, что между веществом и полем не существует непроходимой границы: в определённых условиях элементарные частицы вещества обнаруживают волновые свойства, а частицы поля -свойства корпускул. Это явление получило название дуализма волны и частицы - представление, которое никак не укладывалось в рамки обычного здравого смысла.

Так сложились новые, квантово-полевые представления о материи, которые определяются как корпускулярно-волновой дуализм - наличие у каждого элемента материи свойств волны и частицы. А. Эйнштейн ввел в картину мира идею относительности пространства и времени и тем самым устранил противоречие между пониманием материи как определенного вида поля и ньютоновскими представлениями о пространстве и времени. Окончательно утверждаются представления об относительности пространства и времени, зависимость их от материи.

Пространство и время перестают быть независимыми друг от друга и, согласно теории относительности, сливаются в едином четырехмерном пространственно-временном континууме. Квантово-полевая картина мира до сих пор находится в состоянии становления. С каждым годом к ней добавляются новые элементы, выдвигаются новые гипотезы, создаются и развиваются новые теории.

Современную естественно-научную картину мира характеризуют четыре главных признака: системность; глобальный эволюционизм; самоорганизация; историчность.

Системность означает воспроизведение наукой того факта, что наблюдаемая Вселенная предстает как наиболее крупная из всех известных нам систем, состоящая из огромного множества подсистем разного уровня сложности и упорядоченности. Глобальный эволюционизм это признание невозможности существования Вселенной и всех порождаемых ею менее масштабных систем вне развития, эволюции. Вселенная составная часть глобального эволюционного процесса, начатого Большим взрывом, что подтверждает единство мира.

Самоорганизация это наблюдаемая способность материи к созданию все более упорядоченных структур в ходе эволюции. Механизм перехода материальных систем в боле сложное и упорядоченное состояние сходен для систем всех уровней. Постулат о способности материи к саморазвитию в философию был введен достаточно давно. А вот его необходимость в фундаментальных естественных науках (физике, химии) начали осознавать только сейчас. На этой волне и возникла синергетика теория самоорганизации.

Историчность принципиальная незавершенность настоящей, да и любой другой научной картины мира. Картина, которая есть сейчас, порождена как предшествующей историей, так и специфическими социокультурными особенностями нашего времени. Развитие общества, изменение его ценностных ориентации меняют и стратегию научного поиска, отношение человека к миру. Развитие общества и Вселенной осуществляется в разных темпоритмах, и их взаимное наложение делает идею создания окончательной, завершенной, абсолютно истинной научной картины мира практически неосуществимом.

Предмет естествознания - различные формы движения материи в природе: Их материальные носители (субстрат), образующие лестницу последовательных уровней структурной организации материи; их взаимосвязи, внутренняя структура и генезис.

Основные формы всякого бытия – пространство и время; закономерная связь явлений природы как общего характера, охватывающая ряд форм движения, так и специфического характера, касающаяся лишь отдельных сторон тех или иных форм движения, их субстрата и структуры.

Цели естествознания - двоякие: 1)непосредственная или ближайшая цель: находить сущность явлений природы, их законы и на этой основе предвидеть или создавать новые явления; 2)конечная цель: раскрывать возможность использования на практике познанных законов, сил и веществ природы.

Закономерности и особенности развития естествознания : обусловленность практикой (в конечном счёте); относительная самостоятельность, которая проявляется в том, что практическое решение возникающих задач может быть осуществлено лишь по достижении, в соответствии с собственной логикой, определенных ступеней самого процесса познания природы, который совершается от явлений к сущности и от менее глубокой к более глубокой сущности;

преемственность в развитии идей и принципов естествознания, теорий и понятий, методов и приёмов исследования, неразрывность всего познания природы; постепенность развития естествознания при чередовании периодов относительно спокойного, эволюционного развития и резкой революционной ломки теоретических основ естествознания, всей системы понятий и принципов естествознания, всей естественнонаучной картины мира;

взаимодействие наук, взаимосвязанность всех отраслей естествознания, когда один предмет изучается одновременно многими науками (их методами), а метод одной науки применяется к изучению предметов др. наук; противоречивость развития естествознания, доходящая до раскола на казалось бы несовместимые между собой концепции, причём на смену борющимся между собой односторонним концепциям в порядке разрешения их конфликта приходит принципиально новая концепция, охватывающая предмет в целом, диалектически;

повторяемость идей, концепций, представлений с постоянными возвратами к пройденному (в т. ч. к исходному пункту научного развития), но на более высокой ступени этого развития; отсюда сравнение развития науки с "кругом кругов", с движением по спирали.

Необходимым условием развития естествознания является свобода критики, беспрепятственное обсуждение любых спорных неясных вопросов естествознания, открытое столкновение мнений с целью выяснения истины, путём свободных дискуссий, способствующих творческому решению возникающих проблем.

В естествознании можно выделить стороны: Эмпирическая сторона предполагает функции: собирательную (установление фактов, их регистрацию, их накопление), описательную (изложение фактов, их первичную систематизацию).

теоретическая - функции: объяснения, обобщения (генерализация), открытия (создания новых теорий, выдвижения новых гипотез и понятий, формулировка новых законов), предсказания (прогностическую), что даёт повод называть теории естествознания "компасом" в научном исследовании.

Методы естествознания могут быть подразделены на группы: общие методы касаются всего естествознания, любого предмета природы, любой науки; особенные методы также применяются в естествознании., но касаются не его предмета в целом, а лишь одной из его сторон (явлений, сущности, количественной стороны, структурных связей) или же определенного приёма исследований

частные методы - это специальные методы, действующие либо только в пределах отдельной отрасли естествознания, либо за пределами той отрасли естествознания, где они возникли.

Аспекты естествознания 1)предметный, соответствующий последо- вательной связи объектов природы, например их развитию и переходам одних в другие; 2)методологический, соответствующий последовательным ступеням, которые проходит познание при изучении данного предмета - от его явлений к его сущности, от внешней стороны к внутренней.

производственно-практическая сторона естествознания проявляет себя как непосредственная производительная сила общества. Современная научно-техническая революция показывает, что естествознание прокладывает пути для развития техники.

МАТЕРИЯ И ДВИЖЕНИЕ Материя – это все то, что прямо или косвенно действует на органы чувств человека и другие объекты. Движение материи – любые изменения, происходящие с материальными объектами в результате их взаимодействия

МАТЕРИЯ И ДВИЖЕНИЕ Материя - сложная, иерархическая система материальных объектов различных масштабов и сложности – имеет внутреннюю структуру. Главный интерес представляет не материя или движение вообще, а конкретные виды материи и движения, свойства материальных объектов, их характеристики, которые можно измерить с помощью приборов. В современном естествознании различают три вида материи: вещество, физическое поле и физический вакуум.

Вещество – основной вид материи, обладающий массой покоя. Агрегатные состояния вещества: твердое, жидкое и газообразное. Физическое поле – особый вид материи, обеспечивающий физическое взаимодействие материальных объектов и их систем. Источниками физических полей являются частицы. Созданные частицами физические поля переносят с конечной скоростью взаимодействие между ними Физический вакуум – низшее энергетическое состояние квантового поля. В квантовой теории поля взаимодействие обусловливается обменом квантами поля между частицами.

ПРОСТРАНСТВО И ВРЕМЯ Пространство – объективная реальность, форма существования материи, характеризующая ее протяженность и объем; сосуществование и взаимодействие материальных объектов и процессов; совокупность отношений координации и расположения объектов друг относительно друга. Время выражает порядок смены физических состояний и является объективной характеристикой любого процесса или явления.

Пространство и время в теории относительности

ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ЗАКОНЫ УНИВЕРСАЛЬНЫ Универсальность фундаментальных законов подтверждается эксперимен- тальными результатами многочисленных исследований различных свойств материальных объектов микро-, макро- и мегамира и свидетельствует о материальном единстве природы и Вселенной в целом.

Мифы - субъективные представления людей об окружающем мире в определенный исторический период получившие социальное признание. Мифы являются формой отображения окружающего мира в сознании людей. С помощью мифологии человечество пыталось одновременно ответить на вопросы: естественнонаучные: о происхождении и устройстве мира; законах функционирования окружающего мира; морально-нравственные. о законах функционирования человеческого общества, об основных представлениях о добре и зле

В мифологическом миропонимании доминирует природоцентрический подход, в котором человек, несмотря на обладание разумом, рассматривается равнозначным всем другим существам природы. Миф уравновешивает мир человека и мир природы, провозглашает равенство этих миров, устанавливает гармонию между миром и человеком, природой и обществом, обществом и индивидом и обеспечивает внутреннее согласие человеческой жизни.

Мифы

Религии Принципиальное отличие религиозных представлений от мифологических состоит в попытке свести отдельные мифы, объясняющие окружающий мир совершенно случайным образом, в один стройный миф, в котором бы все выдумки были логически связаны между собой. Для этого изобретаются два постоянных персонажа всех мировых религий -Творец (Бог), создающий мир (как правило, это сверхъестественное существо), и интерпретатор, посредник (Богочеловек, пророк), Объясняющий людям волю Бога.

Главные вопросы, на которые пытается ответить религия: кто сотворил этот мир? как этот мир функционирует? Почти все религии мира в иносказательной мифилогической форме пытаются объединить в стройную cистему: версию происхождения окружающего Mира интерпретацию основных физических законов и окружающего мира; мораль, представления о добре и зле

Искусство

Искусство как форма художественного отражения окружающей действительности в поисках смысла и сути жизни человека, его нравственной опоры идет рука об руку с мифиологией и религией. Искусство отражает окружающий мир и человека, интерпретирует, преломляет явления окружающей действительно-сти через художественные образы, являющиеся результатом субъективного восприятия окружающего мира творцами произведений искусства

Наука это особый рациональный способ познания мира, основанный на эмпирической проверке или математическом доказательстве. Специфические черты науки: универсальность наука вырабатывает знания, истинные для всего человечества; получаемые ею знания пригодны для всех людей, ее язык - однозначный истинность и достоверность научными являются только те выводы, которые подтверждаются при помощи известных науке методов; Версификация - подтверждение универсального утверждения истинными свидетельствами Фальсификация-опровержение универсального утверждения противоречащим ему истинным свидетельством (К.Поппер).

рациональность - наука получает знания на основе рациональных процедур и законов логики; фрагментарность - изучает не бытие в целом, а различные фрагменты реальности или ее параметры, а сама делится на отдельные научные дисциплины систематичность - имеет определенную логическую структуру, а не является бессистемным набором знаний; преемственность - новые знания соотносятся со старыми знаниями, вырастают на базе ранее достигнутых знаний.

обезличенность индивидуальные особенности ученого, как правило, не влияют на конечные результаты научного познания; незавершенность хотя научное знание безгранично растет, оно не может достичь абсолютной истины, после которой уже нечего будет исследовать; критичность наука всегда готова поставить под сомнение и пересмотреть даже свои самые основные теории.

Фундаментальные науки физика, химия, астрономия, биология изучают базисные структуры мира. Прикладные – занимаются применением результатов фундаментальных исследований для решения как познавательных, так прикладных задач. В этом смысле все техничекие науки являются прикладными, но далеко не все прикладладные относятся к техническим.

Наука развивается скачкообразно. Один раз в несколько столетий происходит коренной пересмотр основополагающих научных представлений, а также методологии. После этого наука достаточно длительное время развивается в рамках нового "русла" - до очередного "скачка". Указанные "узловые моменты" в развитии науки именуются научными революциями.

Три глобальные научные революции: 1. Аристотелевская - VIIV вв. до н. э. 2. Ньютоновская- XVI-XVIII века ; 3. Эйнштейновская-XIX-XX века. "Потрясение основ".

1. Исторический смысл этой революции заключается в обособлении науки от других форм познания, в создании определенных норм и образцов построения научного знания. Роль Аристотеля в эволюции науки состоит в том, что он: создал формальную логику, т. е. фактически учение о доказательстве - главный инструмент выведения и систематизации знания; разработал систему категорий дифференцировал само научное знание, отделим естественные науки от метафизики, математики и т.д.

Вторая глобальная научная революция Суть происшедших в эту эпоху перемен и науке определяется формулой: становление классического естествознания. Такими классиками-первопроходцами признаны : П. Коперник, Г. Галилей, И. Кеплер, Р. Декарт, И. Ньютон. классическое естествознание «заговорило» языком математики; новоевропейская наука нашла мощную опору в методах экспериментального исследова-ния явлений со строго контролируемыми условиями;

Третья научная революция "Потрясение основ" случилась в XIX-XX вв. Наиболее значимыми теориями, составившими основу новой парадигмы научного знания, стали: теория относительности (новая теория пространства, времени и тяготения); квантовая механика (обнаружила вероятностный характер законов микромира, а также неустранимый корпускулярно-волновой дуализм в самом фундаменте материи). главным концептуальным изменением естествозна ния XX в. был отказ от ньютоновской модели получения научного знания через эксперимент к объяснению. А. Эйнштейн предложил иную модель, в которой гипотеза и отказ от здравого смысла как способа проверки высказывания становились первичными, а эксперимент - вторичным в объяснении явлений.

Понятие о структурных уровнях организации материи. Мегамир, макромир и микромир В естественных науках выделяются два больших класса материальных систем: системы неживой природы и системы живой природы.

вакуум (поля с минимальной энергией); поля и элементарные частицы; атомы; молекулы; макроскопические тела; планеты и планетные системы; звезды и звездные системы; галактики; метагалактика (наблюдаемая часть Вселенной); Вселенная. Структура неживой материи

Структура живой материи В живой природе выделяют два важнейших структурных уровня организации материи – биологический и социальный.

Биологический уровень доклеточный уровень (белки и нуклеиновые кислоты); клетка как "кирпичик" живого и одноклеточные организмы; многоклеточный организм, его органы и ткани; популяция – совокупность особей одного вида, занимающих определенную территорию, свободно скрещивающихся между собой и частично или полностью изолированных от других групп своего вида; биоценоз – совокупность популяций, при которой продукты жизнедеятельности одних являются условиями существования других организмов, населяющих определенный участок суши или воды; биосфера – живое вещество планеты (совокупность всех живых организмов, включая человека).

Социальный уровень индивид, семья, коллектив, социальная группа, класс и нация, государство, цивилизация, человечество в целом

По другому критерию – масштабам представления – в естествознании выделяют: микромир – мир предельно малых, непосредственно не наблюдаемых микрообъектов, пространственная размерность которых исчисляется от 10-8 до см, а время жизни – от бесконечности до секунды; макромир – мир макрообъектов, соизмеримых с человеком и его опытом. Пространственные величины макрообъектов выражаются в миллиметрах, сантиметрах и километрах (10-6–107 см), а время – в секундах, минутах, часах, годах, веках; мегамир – мир огромных космических масштабов и скоростей, расстояния в котором измеряются астрономическими единицами, световыми годами и парсеками (до 1028 см), а время существования космических объектов – миллионами и миллиардами лет.

СОВРЕМЕННАЯ АСТРОНОМИЯ Астрономия – одна из древнейших наук, переживающая в XX в. новое рождение. Слово «астрономия» происходит от греческих astron – звезда и nomos – закон. Современная астрономическая наука изучает процессы, протекающие в макро– и мегамире. Небесная механика, астродинамика, астрометрия изучают закономерности макроуровня; внегалактическая астрономия и космология – процессы мегауровня. Различие между макро– и мегамиром проводится следующим образом: объект относится к мегауровню, если его размеры превышают 109 пк. При изучении процессов в мегамире современная астрономия апеллирует к тем данным, которые получены в «обычной» астрономии макромира и физике микромира.

XX в. можно назвать веком астрономической и космологической научной революции: новые открытия не просто подтолкнули развитие самой науки, но радикально изменили взгляд человека на происхождение и устройство Вселенной, свое место в мире и т. п. Выводы, которые формулируются в астрономии и космологии, имеют фундаментальный мировоззренческий характер и существенно влияют на те цели, которые ставит перед собой человечество.

Новые открытия происходили в астрономии на протяжении всего XX в.: в 1929 г. было обнаружено явление разбегания галактик; в 40-е гг. – существование больших скоплений звезд, которые распадаются после своего возникновения; в 50-е гг. открыты явления распада групп галактик; в 1963 г. – квазары и нейтронные звезды. во второй половине XX в. началось практическое освоение космоса, которое стало дополнительным толчком для развития прикладных исследований в астрономии.

Следствием научной революции стало изменение способов познания и той картины мира, которая создается на основе этих исследований. Во-первых, благодаря новым техническим достижениям существенно расширилась область наблюдаемой Вселенной, т. е. изменился эмпирический фундамент астрономии. Во-вторых, в качестве теоретической базы стала рассматриваться уже не классическая физика, а квантовая механика и квантовая хромодинамика. В-третьих, современная астрономия отказалась от классических представлений о пространстве и времени и приняла в качестве своего теоретического основания релятивистскую концепцию пространственно- временного континуума

В-четвертых, открытие нестационарности Вселенной, имевшее наиболее серьезные мировоззренческие последствия, привело к фундаментальному пересмотру представлений человека о мегамире и протекающих в нем процессах. В-пятых, современная астрономическая наука учла фактор активности субьекта познания, что выразилось в так называемом антропном космологическом принципе В-шестых, развитие эмпирических и теоретических исследований привело к отказу от идеи единственности нашей Вселенной и обсуждению гипотезы «множественности вселенных».

В отличие от классического экспериментального естествознания, в котором теоретические гипотезы выдвигались для объяснения уже открытых эмпирических фактов, современная астрономия развивается обратным образом. Все новейшие представления о происхождении и развитии Вселенной являются результатами математического моделирования и экстраполяции известного знания на новые области. Сначала выдвигается гипотеза и создается математическая модель, затем из нее делаются определенные выводы, и только потом они проверяются экспериментальным путем. Выводы астрономии должны подвергаться процедурам верификации или фальсификации. Этим утверждается научный статус астрономии.

Однако ввиду сложности подтверждения существенно возрастает роль косвенных экспериментальных свидетельств. Но порой экспериментальная проверка отодвигается на десятилетия. Некоторые исследователи философских проблем астрономии вообще считают, что в ряде случаев экспериментальное подтверждение или опровержение теоретических космологических моделей в принципе невозможно. В связи с этим ведутся дискуссии о возникновении нового типа рациональности, который напрямую связан с характером современной астрономической науки.

Основные космологические гипотезы. Происхождение Вселенной. Происхождение, эволюция и устройство Вселенной как целого изучаются космологией. Слово «космология» происходит от греч. kosmos – вселенная и logos – закон. Уже древние мудрецы задались вопросом о происхождении и устройстве Вселенной, поэтому космология – учение о строении мира – и космогония – учение о происхождении мира – были неотъемлемым компонентом философских систем древности.

Современная космология – это раздел астрономии, в котором аккумулированы частнонаучные данные физики и математики и универсальные философские принципы, космология представляет собой синтез научных и философских знаний. Именно этим определяется ее специфика. Выводы космологии почти полностью обусловлены теми философскими принципами, на которые опирается исследователь. Дело в том, что размышления о происхождении и устройстве Вселенной эмпирически труднопроверяемы и существуют в виде теоретических гипотез или математических моделей

Космолог движется от теории к практике, от модели к эксперименту, в этом случае роль исходных философских и общенаучных оснований существенно возрастает. Именно поэтому космологические модели радикально различаются между собой – в их основе лежат разные, порой конфликтующие мировоззрен- ческие принципы.

религиозная космология будет серьезно отличаться от космологии, построенной на материалистических мировоззренческих основаниях. В свою очередь любые космологические выводы также влияют на общефилософские представления об устройстве Вселенной, т. е. изменяют фундаментальные представления человека о мире и самом себе. Таким образом, можно сказать, что современная космология – это не только «физика», но и «философия», а иногда и «религия».

космология в основе своей, как и подобает науке, постигает упорядоченность нашего мира и нацелена на поиск законов его функционирования. Открытие этих законов и представляет собой цель изучения Вселенной как единого упорядоченного целого.

Предпосылки изучения Вселенной универсальные физические законы функционирования мира считаются действующими во всей Вселенной; производимые астрономами наблюдения признаются распространимыми на всю Вселенную; истинными признаются только выводы, не противоречащие возможности существования самого наблюдателя, т.е. человека (так называемый антропный принцип.

Выводы космологии называются моделями происхождения и развития Вселенной.

Почему модель? одним из основных принципов современного естествознания является представление о возможности проведения в любое время управляемого и воспроизводимого эксперимента над изучаемым объектом. Только если можно провести бесконечное в принципе количество экспериментов и все они приводят к одному результату, на их основе можно сделать заключение о наличии закона, которому подчиняется функционирование данного объекта. Лишь в этом случае результат считается вполне достоверным с научной точки зрения.

Ко Вселенной в целом это методологическое правило неприменимо. Наука формулирует универсальные законы, а Вселенная уникальна. В связи с этим противоречием все заключения о происхождении и развитии Вселенной считаются не законами, а лишь моделями, т.е. возможными вариантами объяснения. Строго говоря, все законы и научные теории являются моделями, поскольку они могут быть заменены в процессе развития науки другими концепциями. Модели Вселенной в большей степени модели, чем многие иные научные утверждения.

Модель расширяющейся Вселенной Наиболее общепринятой в космологии является модель однородной изотропной нестационарной горячей расширяющейся Вселенной. построена на основе общей теории относительности и релятивистской теории тяготения создана А.Эйнштейном в 1916 г.

В основе этой модели лежат два предположения: 1) свойства Вселенной одинаковы во всех ее точках (однородность) и направлениях (изотропность); 2) наилучшим известным описанием гравитационного поля являются уравнения А.Эйнштейна. Из этого следуют так называемая кривизна пространства и связь кривизны с плотностью массы (энергии). Космология, основанная на этих постулатах, называется релятивистской.