Современная естественнонаучная картина мира

«Современная естественнонаучная картина мира» СОДЕРЖАНИЕ Введение……………………………………………………….………… .3 1. Естественн онаучное миропонимание………………….………… .4 2. Строение вещества , энергия……………………….……………… 6 3. Теория относительн ости…..……………………………………… 8 4. Учение о самоорганизации…… ………………………..………… 10 5. Революция в естествознании…………………………...……… ...13 Заключение………… …………………………………………………… .16 Список литературы……….………………………...…………………… 18 В В Е Д Е Н И Е Познание единичных вещей и процессов невозможно без одновременного познания всеобщего , а по следнее в свою очередь познается только ч ерез первое . Сегодня это должно быть ясно каждому образованному уму . Точно также и целое постижимо лишь в органическом един стве с его частями , а часть может быть понята лишь в рамках целого . И любой открытый нами "частный " закон - если он действительно закон , а не эмпирическое правило - есть конкретное проявление всеобщно сти . Нет такой науки , предметом которой бы ло бы исключительно всеобщее без познания единичного , как невозможна и наука , ограничи ваю щ ая себя лишь познанием особен ного. Всеобщая связь явлений - наиболее общая закономерность существования мира , представляющая собой результат и проявление универсального взаимодействия всех предметов и явлений и воплощающаяся в качестве научного отражения в единстве и взаимосвязи наук . Она выражает внутреннее единство всех элементов структуры и свойств любой целостной сист емы , а также бесконечное разнообразие отношен ий данной системы с другими окружающими е е системами или явлениями . Без понимания п ринципа в с еобщей связи не может быть истинного знания . Осознание универсальной идеи единства всего живого со всем м ирозданием входит в науку , хотя уже более полувека назад в своих лекциях , читанных в Сорбонне , В.И.Вернадский отмечал , что ни один живой организм в св о бод ном состоянии на Земле не находится , но неразрывно связан с материальноэнергетической средой . "В нашем столетии биосфера получает совершенно новое понимание . Она выявляется как планетное явление космического характера ". 1. Естест веннонаучное миропонима ние Естествен нонаучное миропонимание (ЕНМП ) - система знаний о природе , образующаяся в с ознании учащихся в процессе изучения естестве ннонаучных предметов , и мыслительная деятельность по созданию этой системы. Понятие "картина мира " является одним из фундам ентальных понятий философии и естествознания и выражает общие научные пр едставления об окружающей действительности в их целостности . Понятие "картина мира " отражает мир в целом как единую систему , то есть "связное целое ", познание которого пред полагает "п о знание всей природы и истории ..." (Маркс К ., Энгельс Ф ., собр . соч ., 2-е изд . том 20, с .630). В основе построения научной картины м ира лежит принцип единства природы и прин цип единства знания . Общий смысл последнего заключается в том , что знание не только бесконечно многообразно , но оно вместе с тем обладает чертами общности и це лостности . Если принцип единства природы выст упает в качестве общей философской основы построения картины мира , то принцип единств а знаний , реализованный в системности предста влени й о мире , является методологиче ским инструментом , способом выражения целостности природы. Система знаний в научной картине мира не строится как система равноправных пар тнеров . В результате неравномерного развития отдельных отраслей знания одна из них все гда выдвигается в качестве ведущей , стим улирующей развитие других . В классической нау чной картине мира такой ведущей дисциплиной являлась физика с ее совершенным теорети ческим аппаратом , математической насыщенностью , че ткостью принципов и научной строгостью п редставлений . Эти обстоятельства сделали ее лидером классического естествознания , а ме тодология сведения придала всей научной карти не мира явственную физическую окраску . Однако острота этих проблем несколько сгладилась в связи с глубоким органическим взаи м одействием методов этих наук и пониманию соотнесённости установления того или иного их соотношения. В соответствии с современным процессом "гуманизации " биологии возрастает ее роль в формировании научной картины мира . Обнаружив аются две "горячие точки " в е е разв итии : стык биологии и наук о неживой п рироде и стык биологии и общественных нау к. Представляется , что с решением вопроса о соотношении соци ального и биологического научная картина мира отразит мир в виде целостной системы знаний о неживой природе , жи вой при роде и мире социальных отношений . Если реч ь идет о ЕНКМ , то должны иметься в виду наиболее общие закономерности природы , объясняющие отдельные явления и частные за коны . ЕНКМ - это ин тегрированный образ природы , созданный путем синтеза естественнона учных знаний на осно ве системы фундаментальных закономерностей приро ды и включающий представления о материи и движении , взаимодействиях , пространстве и вре мени. 2. Строение вещества , энергия В конце прошлого и начале нынешнего века в есте ствознании были сделаны крупнейшие открытия , кото рые коре нным образом изменили наши представления о картине мира . Прежде всег о , это открытия , связанные со строением вещества , и открытия взаимосвязи вещества и энергии . Если раньше последними неделимыми части цами материи, своеобразными к ирпичиками , из кото рых с остоит природа , считались атомы , то в конц е про шлого века были открыты электроны , входящие в состав атомов . Позднее было установлено строение ядер ато мов , состоящих из протонов (положительно заряженных частиц ) и н ейтронов (лишенн ых заряда частиц ). Сог ласно первой модели атома , построенной англий ским ученым Эрнестом Рез ерфордом (1871 — 1937), атом уподоб лялся миниатюрной солнечной системе , в которо й вокруг ядра вращаются электроны . Такая система была , однако , неустой чивой : вращающие ся электроны , теряя свою энергию , в конце концов должны были упа сть на ядро . Но опыт показывает , что ат омы являются весьма устойч ивыми образованиями и для их разрушения т ребу ются огромные силы . В связи с этим прежняя модель строения атома была значител ьно усовершенствована вы даю щимся датским физиком Нильсом Бором (1885 — 1962), который предположил , что при вращении по так назы ваемым стационарным орбитам электроны не излучают энергию . Такая энергия излучается или п оглощается в виде кванта , и ли порции энергии , только при пере ходе электрона с одной орбиты на другую. Знач ительно изменились также взгляды на энергию . Если раньше предполагалос ь , что энергия излучается непрерывно , то тщательно поставленные экс перименты убедили физиков , что она может испускаться отдельны ми кв антами . Об этом свидетельствует , например , явле ние фотоэффекта , когда к ванты энергии видимого света вызывают электрический ток . Это явление , как извест но , используетс я в фотоэкспонометрах , которыми поль зуются в фотографии для определения выдержки при э кспозиции. В 30-е годы XX в . было сделано другое важне йшее открытие , которое пока зало , что элементарные частицы вещества , например , электроны обладают не только корпускулярными , но и волновыми свойствами . Таким путем было доказано эксперим ентально , что между ве ще ством и полем не существует непроходимой границы : в определенных усл овиях элементарные частицы веще ства обнаруживают волновые свойства , а частицы поля — свойства корпускул . Это явление получило название дуализма волны и ч астицы — представление , которое никак не укладывалось в рамки обычного здравого смы сла . До этого физики придерживались убеждения , что вещество , состоящее из разнообразных материаль ных частиц , может обладать лишь корпус кулярными свойствами , а энергия поля— в олновыми свойствами . Соединение в одном объекте корпускулярных и волно вых свойств совершенно ис ключалось . Но под давлени ем неопровержимых эк спериментальных результатов уч еные вынуждены были признать , что микрочастиц ы одновременно обладают ка к свойствам и корпускул , так и волн. В 1925 — 1927 г . для объяснения процессов , происхо дящих в мире мельчайших частиц материи — микроми ре , была создана новая волновая , или квантовая механи ка . Послед нее название и утвердилось за новой науко й . Впоследствии возникли и р азнообразные другие кванто вые теории : квантовая электродинамика , теори я эле ментарных частиц и другие , которые и сследуют законо мерности движения микромира. 3. Теория относительности Другая фундаментальная теория современной физики — теория относительн ости , в корне изменившая научные представления о пространстве и времени . В специальной тео рии относитель ности получил дальнейшее применение уста новленный еще Галилеем прин цип относительности в меха ническом движении . Согласно этому принцип у , во всех инер ц иальных системах , т.е . системах отсчета , движущи хся друг относительно д руга равномерно и прямолинейно , все механические процессы происходят одинаковым образом , и поэтому их законы имеют ковариантную , или ту же самую математичес кую форму . Наблюдатели в так их система х не заметят никакой разницы в протекании механических явле ний . В дальнейшем принцип относительности был использо ван и для опис ания электромагнитных процессов . Точнее го воря , сама специальная теори я относительности появилась в связи с преодоле нием т рудностей , возникших в этой теории. Важный методологический урок , который был пол учен из специальной теории относительности , состоит в том , что она впервые ясно показа ла , что все движения , проис ходящие в природе , имеют от носительный характер . Это оз начает , что в природе не сущ ествует никакой абсолют ной системы отсчета и , следовательно , абсолютного дви жения , которые допускала ньютон овская механика. Еще более радикальные изменения в учении о про странстве и времени произошли в связи с созданием об ще й теории относительности , которую нередко называют новой теорией тяготения , принципиально отличной от классической ньютоновской теории . Эта теория впервые ясно и четко установила связь между свойствами движу щихся материальных тел и их пространственно-врем ен ной метрикой . Теоретические выводы из нее были экспе ри ментально подтверждены во время наблюдения со л нечного затмения . Согласно предсказаниям теории , луч света , идущий от далекой звезды и проходящий вблизи Солнца , должен отклониться от своего прямолине йного пути и искривиться , что и бы ло подтверждено наблюде ниями . Нужно отметить , что об щая теория относительности показала глубокую связь между движением материальных тел , а им енно тяготею щих масс и структурой физического пространства — вре мени. 4. Учение о самоорганизации На учно-техническая революция , развернувшаяся в последние десятилетия , внесла м ного нового в наши пре дставления о естественнонаучной картине мира . Возникновение системного под хода позволило взгля нуть на окружающи й нас мир как единое , целостное образование , состо ящее из огромного множества взаи модействующих друг с другом си стем . С другой сторо ны , появление такого междисциплинарного направле ния исследований , как синергетика , или учение о с амо организации , дало во зможность , не тольк о раскрыть внутренние меха низмы всех эволюционных процессов , которые происходят в природе , но и представить весь мир как мир самоорганизующихся процессов . Заслуга синергетики состоит прежде в сего в том , что она впер вые показала , что про цессы самоорг анизации могут происходить в простейших системах неорганической природы , если для этого имеютс я определенные условия (о ткрытость системы и ее неравновесность , доста точное удаление от точки равновесия и нек оторые другие ). Чем сложнее система , т ем более высокий уровень имеют в них процессы самоорганизации . Так , уже на предбио логическом уровне возникают автопоэ тические процес сы , т.е . процессы самообновления , которые в живых системах выступают в виде взаимосвязанных процессов ассимиляции и диссими ляции . Главное д остижение си нергетики и возникшей на ее основе новой концепции самоорганизации состоит в то м , что они помогают взг лянуть на природу как на мир , находящийся в про цессе непрестанной эволюции и развития. В каком отношении синергетический под ход нахо дится к общесистем ному ? Пре жде всего подчеркнем , что два этих подхода не исключают , а наобор от , предполагают и дополняют друг друга . Действительно , когда рассматр ивают множество каких-либо объектов как систе му , то обращают внима ние на их взаимосв язь , взаимодействие и целостность. Сине ргетический подход ориентируется на исследо вание процессов изменения и развития систем . Он изу чает процессы возникновения и формирован ия новых систем в процессе самоорганизации . Чем сложнее про текают эти процессы в различных системах , тем выше находятся такие системы на эволюционной лестнице . Т аким образом , эволюция систем напрямую связан а с механизмами самоорганизации . Исследование конкрет ных механизмов самоорганизации и основанн ой на ней эволюции составляет зада ч у конкретных наук . Синерге тика же выявляет и формули рует общие принципы самоорга низации любых систем и в этом отн ошении она анало гична системному методу , кото рый рассматривает об щие принципы функционировани я , развития и строе ния любых систем . В целом же системный подход имеет более общий и широкий характер , поскольку наряд у с динамическими , развивающимися системами р ассмат ривает также системы статические. Эти новые мировоззренческие подходы к исследова нию естественнонаучной картины мира оказали з начи тельное влияние как на конкретный характер познания в отдельных отраслях ест ествознания , так и на понима ние природы н аучных революций в естествознании . А ведь именно с революционными преобразованиями в ес тествознании связано изменение представлений о ка р тине природы. В наибольшей мере изменения в характере конк рет ного познания коснулись наук , изучающих жи вую при роду . Переход от клеточного уровня исследования к мо лекулярному ознаменовался кр упнейшими открытиями в биологии , связанными с расшифровкой гене тического кода , пересмо тром прежних взглядов на эволюцию жи вых организмов , уточнением старых и появлением но вых гипотез происхождения жизни и многого другого . Такой переход стал возможен в результате взаимодейст вия различных естественных наук , широкого использо вания в биол огии точных методов физики , химии , ин форматики и вычислительной техники. В свою очередь живые системы послужили для хи мии той природной л абораторией , опыт которой ученые стремились воплотить в своих и сследованиях по синтезу сл ожных с оединений . По-видимому , в не мен ьшей сте пени учения и принципы биологии оказали свое воз действие на физику . Действительно , представление о закрытых систе мах и их эволю ции в сторону беспорядка и разрушения находилось в явном противоре чии с эволюционной т ео рией Дарвина , которая доказывала , что в живой приро де происход ят возникновение новых видов растений и ж ивотных , их совершенствование и адаптация к окру жающей среде . Это противоречие было разрешено бла годаря возникновению неравновесной термодина мики , опирающейся на новые фундаментальные понятия от крытых систем и принцип необратимости. 5. Революция в естествознании Выдв ижение на передний край естествознания био логических проблем , а так же особая специфика живых систем дали повод целому ря ду ученых заявить о смене лидера современного естествознания . Если раньше та ким бесспорным лидером считалась физика , то теперь в таком качестве все больше выступает биология . Основой устройства окружающег о мира теперь признается не ме ханизм и машина , а ж иво й организм . Однако многочис ле нные противники такого взгляда не без осн ования заявляют , что поскол ьку живой организм состоит из тех же молекул , атомов , элементарных частиц и кварков , то по-прежнему лидером естествознания должна остават ься физика. По-в ид имому , вопрос о лидерстве в естество знании зависит от множества разнообразных факторов , среди которых решающую роль играют значение лидирующей науки для общ ества , точность , разработанность и общ ность методов ее исследования , возможность их приме нения в д ругих науках . Несомненно , однако , что самыми впечатляющими д ля современников являются наиболее крупные открытия , сделанные в лидиру ющей науке , и перспективы ее дальнейшего развития . С этой точки зрения биология второй п оловины XX столетия може т рассматрива ться как лидер современного естест вознания , ибо именно в ее рамках были сделаны наибо лее революционные открытия. Гов оря о революциях в естествознании , следует в первую очередь отказат ься от наивных и предвзятых представлений о них , как проце ссах , связанн ых с лик видацией прежнего знания , с отказом от преемственно сти в разви тии науки и , прежде всего , ранее накоплен ного и проверенного эмпир ического материала . Такой о тказ касается главным образом прежних гипотез и тео рий , которые ок азались неспособными об ъяснить вновь установленные факты наблюдений и результаты экспе риментов. Рев олюционные преобразования в естествознании означают коренные , качественные изменения в концепту ально м содержании его теорий , учений и научных дис циплин . Развитие нау ки отнюдь не сводится к простому на коплению и даже обобщению фактов , т.е . к тому , что называют кумул ятивным процессом . Факты всегда стре мятся объяснить с помощью гипо тез и теорий . Среди них в каждый определенный период выдвигается наибо лее общая или фу ндаментальная теория , которая служит парадигмой , или образцом для о бъяснения фактов из вестных и предсказания фактов неизвестных . Такой па радигмой в свое время служила теория движения зем ных и небесных тел , построенная Ньютон ом , поскольку на нее опи рались все ученые , изучавшие конкретные механические процессы . Точно так же все исследовате ли , изучавшие электрические , магнитные , опт ические и радиоволновые пр оцессы , основывались на парадигме электромагнитной теории , которую п остроил Д.К . Мак свелл. Пон ятие парадигмы , кот орое ввел американский ученый Томас Кун (1922 — 1996) для анализа научных революций , подчеркивает важную их особенность - смену прежней парадигмы н овой , переход к более об щей и глубокой теории исследуемых про цессов . Однако он оставил без объяснения и анализ а вопрос о форми ровании самой парад игмы . По его мнению , развитие науки можно разделить на два этапа : • нормальный , когда ученые заняты примене нием пара дигмы к реш ению конкретных проблем частного , специального характера (так называемых головоломок ) • экст раординарный , связанный с поиск ом новой пара дигмы . При таком подходе новая парадигма оказывается никак не связанной с прежними исследованиями и поэтому ее возникновение остается необ ъясненной . В действитель н ости же , как видно из примеров аномальных факто в , т.е . факт ов , противоречащих парадигме , процесс анализа , кри тического осмысления и оценки существующей парадигмы происходит уже на стадии но рмальной науки . Поэтому рез кое и тем более абсолютное противопоставление указ анных этапов развития н ауки — сове ршенно необоснованно , и он о встретило убедительную критику со стороны многих видных ученых. З А К Л Ю Ч Е Н И Е Один из старинных девизов гласит : “знание есть си ла” Наука делает человека могущественным пере д силами природы . Великие научные открытия (и те сно связанные с ними техническ ие изобретения ) всегда оказывали колоссальное (и подчас совершенно неожиданное ) воздействие на судьбы человеческой истории . Такими открыт иями были , например , открытия в Х VII в . за конов механики , позволившие создать всю машин н у ю технологию цивилизации ; открытие в Х IХ в . электромагнитного поля и создание электротехники , радиотехники , а затем и радиоэлектроники ; создание в ХХ в , т еории атомного ядра , а вслед за ним - о ткрытие средств высвобождения ядерной энергии ; раскрытие в сер е дине ХХ в . молекулярной биологией природы наследственности ( структуры ДНК ) и открывшиеся вслед возможност и генной инженерии по управлению наследственн остью ; и др . Большая часть современной мат ериальной цивилизации была бы невозможна без участия в ее созда н ии научны х теорий , научно-конструкторских разработок , предск азанных наукой технологий и др. В современном мире наука вызывает у людей не только восхищение и преклонение , но и опасения . Часто можно услышать , что наука приносит человеку не только блага , но и величайшие несчастья . Загрязнения атмосферы , катастрофы на атомных станциях , повышение радиоактивного фона в результате испытаний ядерного оружия , “озонная дыра” н ад планетой , резкое сокращение видов растений и животных – все эти и другие э кологические п р облемы люди склонны объяснять самим фактом существования науки . Но дело не в науке , а в том , в чьих руках она находится , какие социальные интересы за ней стоят , какие общественные и государственные структуры направляют ее развитие . Наука - это социальный институт , и он теснейшим образом связан с развитием всего общества . Сложность , противоречивость сов ременной ситуации в том , что наука , безусл овно , причастна к порождению глобальных , и , прежде всего , экологических , проблем цивилизации (не сама по себе , а к а к зависимая от других структур часть обществ а ); и в то же время без науки , без дальнейшего ее развития решение всех эти х проблем в принципе невозможно . И это значит , что роль науки в истории челове чества постоянно возрастает . И потому всякое умаление роли науки , естествознания в настоящее время чрезвычайно опасно , оно обезоруживает человечество перед нарастанием г лобальных проблем современности . А такое умал ение , к сожалению , имеет подчас место , оно представлено определенными умонастроениями , тенд енциями в системе духовной культуры . О некоторых из них надо сказать особо. Список литерату ры 1. Т.Я . Дубнищева «Концепции современного естествознания» . Издательство «ЮКЕА» , Новосибирск , 1997. 2. Пуанкаре А . О наук е . М ., 1999. 3. Хакен Г . Информация и самоорганизация . Макроскопический подход к сложны м системам . М ., 2000. 4. Капица С.П ., Курдюмов С.П ., Малинецкий Г.Г . Синергетика и прогнозы будущего . М . 1997. 5. Ващекин Н.П . Концепции современного естествознания . М .: МГУК , 2000 г. 6. Потеев М.И . Конце пции современного естествознания , Санкт-Петерб ург , Питер, 1999 г.