Естественнонаучная картина мира

 

 

Контрольная работа по концепции современного естествознания

на тему «Естественнонаучная картина мира»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Санкт-Петербург

2011

 

 

 

Содержание

Введение 3

Философская картина мира 3

Механистическая картина мира 5

Электромагнитная  картина мира 6

Переход к  современной картине мира 8

Томас Кун  – развитие науки. 10

Заключение 13

Список использованной литературы 15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Картина мира - это целостное  миропонимание, синтезирующее знания на основе систематизирующего начала (научного принципа, идеи, религиозного догмата и т. д.), который определяет мировоззренческую установку человека, его ценностные поведенческие ориентиры.      

    Современная картина мира возникла в рамках естествознания, и поэтому называется естественнонаучной. Она является результатом синтеза фундаментальных открытий и результатов исследования всех естественных наук в целом.

Концепции создают картины  мира на тот или иной отрезок времени, когда они актуальны и не подвержены новым идеям.

Окружающий нас мир  природы велик и разнообразен. Каждый человек пытается познать этот мир и осознать свое место в нем. Чтобы познать мир, мы из частных знаний о явлениях и закономерностях природы пытаемся создать общее - научную картину мира. Содержанием ее являются основные идеи наук о природе, принципы, закономерности, не оторванные друг от друга, а составляющие единство знаний о природе, определяющие стиль научного мышления на данном этапе развития науки и культуры человечества.

В каждый период развития человечества формируется научная картина  мира, которая отражает объективный  мир с той точностью, адекватностью, которую позволяют достижения науки  и практики. Кроме того, картина  мира содержит и нечто такое, что  на данном этапе наукой еще не доказано, т. е. некоторые гипотезы, предвидения, которые в будущем могут прийти в противоречие с опытом и достижениями науки, так что некоторые места  в картине мира придется дополнять».

В оппозицию к научной  картине мира ставится практическая картина мира связывает целостное представление человека об окружающем мире, которое вырабатывается им постепенно на основании своих переживаний.

Но главное же, что выделяет именно научную картину мира из всех остальных картин мира, - это конечно же “научность” этой картины мира. Поэтому, чтобы понять особенность научной картины мира, необходимо понять особенность науки как специального вида человеческой деятельности.

Философская картина мира

 

Философская картина мира – это обобщенная, выраженная философскими понятиями и суждениями, теоретическая  модель бытия в его соотнесенности с человеческой жизнью, осознанной социальной активностью, и соответствующая определенному этапу исторического развития.[5]

В качестве основных структурных  элементов философской картины  мира можно выделить следующие виды знаний: о природе, об обществе, о  познании, о человеке.

Постепенно в сферу  философии вошли и стали постоянным предметом ее интереса вопросы общественной жизни людей, экономические, политические, правовые и другие отношения. Ответы на них нашли отражение в названиях  многих сочинений. Подобно натурфилософам, предвестникам современного естествознания, социально-философская мысль подготовила почву для конкретных социально-политических знаний и дисциплин (гражданская история, юриспруденция и другие).

Предметом философского освоения выступал и сам человек, а также мораль, право, религия, искусство и другие проявления человеческих способностей и отношений. В философской мысли данная проблематика нашла свое отражение в ряде философских сочинений.

В рамках философского видения  мира сформировались две модели бытия:

а) нерелигиозная философская  картина мира, формирующаяся на основе обобщения данных естественных и  общественных наук, осмысления светской жизни;

б) религиозно-философская  картина мира как система догматически-теоретических  взглядов на мир, в которой смешивается  земное и сакральное, происходит удвоение мира, где вера считается выше истин  разума. [5]

Данные картины мира претендуют на адекватное теоретическое отражение  мира с помощью фундаментальных  философских понятий, таких как  бытие, материя, дух, сознание и других.

Знания, составляющие основу данных картин мира, формируют основы мировоззрения соответствующего типа (нерелигиозно-философское и философско-религиозное).

Знания, составляющие основу данных картин мира, во многом плюралистичны. Они многозначны по своему содержанию, могут быть развиты в самых разные направлениях.

Содержание нерелигиозной, собственно философской картины  мира составляют следующие положения:

Философская картина мира строится на базе знаний о природном, общественном мире и мире самого человека. Они дополняются теоретическими обобщениями конкретных наук. Философское знание, как знание особого рода, всегда выполняло важную задачу формирования основы мировоззрения, так как исходный пункт любого мировоззрения состоит именно в таких переосмысленных и общих сущностных знаниях, связанных с коренными интересами людей и общества.

Для философской картины  мира характерно единство космоцентризма, антропоцентризма и социоцентризма.

Философские идеи не являются статичными. Это развивающаяся система знаний, которая обогащается все новым и новым содержанием, новыми открытиями в самой философии и других науках. При этом сохраняется преемственность познания в силу того, что новое знание не отвергает, а диалектически «снимает», преодолевает свой прежний уровень.

Для философской картины мира характерно и то, что при всем многообразии различных философских направлений и школ, окружающий человека мир рассматривается как целостный мир сложных взаимосвязей и взаимозависимостей, противоречий, качественных изменений и развития, что в конечном итоге соответствует содержанию и духу научного познания.

Философское миропонимание  выражает интеллектуальное стремление человечества не просто накопить массу  знаний, а понять, осмыслить мир  как единый и целостный в своей  основе, в котором тесно переплетены  объективное и субъективное, бытие  и сознание, материальное и духовное.

Механистическая картина  мира

 

Будем рассматривать научную  картину мира так, как она исторически  сформировалась в процессе развития естествознания. Однако еще до появления  научных представлений о природе  люди задумывались об окружающем их мире, его строении и происхождении.

Становление механистической  картины мира справедливо связывают  с именем Галилео Галилея, который установил законы движения свободно падающих тел и сформулировал механический принцип относительности. Но главная заслуга Галилея в том, что он впервые применил для исследования природы экспериментальный метод вместе с измерениями исследуемых величин и математической обработкой результатов измерений. Если эксперименты спорадически ставились и раньше, то математический их анализ впервые систематически стал применять именно он.

Подход Галилея к изучению природы принципиально отличался  от ранее существовавшего натурфилософского способа, при котором для объяснения явлений природы придумывались априорные, не связанные с опытом и наблюдениями, чисто умозрительные схемы.

Переход к экспериментальному изучению природы и математическая обработка результатов экспериментов  позволили Галилею открыть законы движения свободно падающих тел. Принципиальное отличие нового метода исследования природы от натурфилософского состояло, следовательно, в том, что в нем  гипотезы систематически проверялись  опытом. Эксперимент можно рассматривать как вопрос, обращенный к природе.

Новый крупный шаг в  развитии естествознания ознаменовался  открытием законов движения планет. Если Галилей имел дело с изучением  движения земных тел, то немецкий астроном Иоганн Кеплер осмелился исследовать движения небесных тел, вторгся в область, которая раньше считалась запретной для науки. Кроме того, для своего исследования он не мог обратиться к эксперименту и поэтому вынужден был воспользоваться многолетними систематическими наблюдениями за движениями планеты Марс, проведенными датским астрономом Тихо Браге .

 Перепробовав множество  вариантов, Кеплер остановился  на гипотезе, что траекторией  Марса, как и других планет, является не окружность, а эллипс. Результаты наблюдений Тихо Браге  соответствовали этой гипотезе  и тем самым подтверждали ее.

Открытие законов движения планет Кеплером имело неоценимое значение для развития естествознания. Оно свидетельствовало, во-первых, о том, что между движениями земных и небесных тел не существует непреодолимой пропасти, поскольку все они подчиняются определенным естественным законам; во-вторых, сам путь открытия законов  движения небесных тел в принципе не отличается от открытия законов земных тел. Правда, из-за невозможности осуществления экспериментов с небесными телами для исследования законов их движения пришлось обратиться к наблюдениям. Тем не менее и здесь исследование осуществлялось в тесном взаимодействии теории и наблюдения, при тщательной проверке выдвигаемых гипотез измерениями движений небесных тел.

Известно, что Ньютон создал свой вариант дифференциального и интегрального исчисления непосредственно для решения основных проблем механики: определения мгновенной скорости как производной от пути по времени движения и ускорения как производной от скорости по времени или второй производной от пути по времени. Благодаря этому, ему удалось точно сформулировать основные законы динамики и закон всемирного тяготения. В наши дни количественный подход к описанию движения кажется чем-то само собой разумеющимся, но в XVIII в. это было крупнейшим завоеванием научной мысли. Для сравнения достаточно отметить, что китайская наука, несмотря на ее несомненные достижения в эмпирических областях (изобретение пороха, бумаги, компаса и другие открытия), так и не смогла подняться до установления количественных закономерностей движения. Решающую же роль в становлении механики сыграл, как уже отмечалось, экспериментальный метод, который обеспечил возможность проверять все догадки, предположения и гипотезы с помощью тщательно продуманных опытов.

Эти начала движения и представляют собой основные законы механики, которые  Ньютон точно формулирует в своем  главном труде «Математические  начала натуральной философии», опубликованном в 1687г.

Электромагнитная картина  мира

 

Уже в прошлом веке физики дополнили механистическую картину  мира электромагнитной. Электрические  и магнитные явления были известны им давно, но изучались обособленно друг от друга. В XIX веке естественные науки накопили огромный эмпирический материал, нуждающийся в переосмыслении и обобщении. Многие полученные в результате исследований научные факты не совсем вписывались в устоявшиеся механические представления об окружающем мире. Во второй половине XIX века на основе исследований в области электромагнетизма сформировалась новая физическая картина мира - электромагнитная картина мира

 Дальнейшее их исследование  показало, что между ними существует  глубокая взаимосвязь, что заставило  ученых искать эту связь и  создать единую электромагнитную  теорию. Действительно, датский ученый  Эрстед, поместив над проводником, по которому идет электрический ток, магнитную стрелку, обнаружил, что она отклоняется от первоначального положения. Это привело ученого к мысли, что электрический ток создает магнитное поле.

Позднее английский физик  Майкл Фарадей, вращая замкнутый контур в магнитном поле, обнаружил, что в нем возникает электрический ток.

На основе опытов Фарадея  и других ученых английский физик  Джеймс Клерк Максвелл создал свою электромагнитную теорию. Таким путем было доказано, что в мире существуют не только вещество в виде тел, но и разнообразные физические поля. Одно из них было известно и во времена Ньютона и теперь называется гравитационным полем, а раньше рассматривалось просто как сила притяжения, возникающая между материальными телами. После того как объектом изучения физиков наряду с веществом стали разнообразные поля, картина мира приобрела более сложный характер. Тем не менее, это была картина классической физики, которая изучала знакомый нам макромир. Положение коренным образом изменилось, когда ученые перешли к исследованию процессов в микромире. Здесь их ожидали новые необычайные открытия и явления.

Материя считается непрерывной. Все законы природы сводятся к  уравнениям Дж.Максвелла, описывающим непрерывную субстанцию: природа не делает скачков. Вещество состоит из электрически заряженных частиц, взаимодействующих между собой посредством полей.

На основе электромагнитных взаимодействий объясняются все  известные механические, электрические, магнитные, химические, тепловые, оптические явления.

Делаются попытки свести механическое описание явлений к  описанию на основе теории электромагнитного  поля. Трактовка явлений на основе электромагнетизма кажется изящной  и законченной. Всё многообразие явлений природы сведено к  нескольким математически строгим, хотя и очень сложным, соотношениям.

Понятие эфира (как переносчика  света и электромагнитных волн) медленно эволюционирует - вплоть до полного  отказа в конечном итоге от самой  концепции эфира.

Переход к современной картине мира

 

В конце прошлого и начале нынешнего веков 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, своеобразными кирпичиками, из которых состоит природа, считались атомы, то в конце прошлого века были открыты электроны, входящие в состав атомов. Позднее было установлено строение ядер атомов, состоящих из протонов (положительно заряженных частиц) и нейтронов (лишенных заряда частиц).

Далее модель строения атома была значительно усовершенствована выдающимся датским физиком Нильсом Бором, который предположил, что при вращении по так называемым стационарным орбитам электроны не излучают энергии. Такая энергия излучается или поглощается в виде кванта, или порции энергии, только при переходе электрона с одной орбиты на другую.

Значительно изменились также  взгляды на энергию. Если раньше предполагалось, что энергия излучается непрерывно, то тщательно поставленные эксперименты убедили физиков, что она может  испускаться отдельными квантами. Об этом свидетельствует, например, явление  фотоэффекта, когда кванты видимого света вызывают электрический ток. Это явление, как известно, используется в фотоэкспонометрах, которыми пользуются в фотографии для определения  выдержки при экспозиции.

В 30-е годы XX в. было сделано  другое важнейшее открытие, которое  показало, что элементарные частицы  вещества,  например электроны,  обладают не только корпускулярными, но и волновыми свойствами.

Таким путем было доказано экспериментально, что между веществом  и полем не существует непроходимой границы: в определенных условиях элементарные частицы вещества обнаруживают волновые свойства, а частицы поля — свойства корпускул. Это получило название дуализма волны, и частицы и было представлением, которое никак не укладывалось в рамки обычного здравого смысла.

В 1925—1927 гг. для объяснения процессов, происходящих в мире мельчайших частиц материи — микромире, была создана новая волновая, или квантовая, механика. Впоследствии возникли и  разнообразные другие квантовые  теории: квантовая электродинамика, теория элементарных частиц и другие, которые исследуют закономерности движения в микромире.

Другая фундаментальная  теория современной физики — теория относительности, в корне изменившая научные представления о пространстве и времени. В специальной теории относительности получил дальнейшее применение установленный еще Галилеем принцип относительности в механическом движении. Согласно этому принципу во всех инерциальных системах, т.е. системах отсчета, движущихся друг относительно друга равномерно и прямолинейно, все механические процессы происходят одинаковым образом, и поэтому их законы имеют ковариантную, или ту же самую математическую, форму. [4]

Важный методологический урок, который был получен из специальной  теории относительности, состоит в  том, что она впервые ясно показала, что все движения, происходящие в  природе, имеют относительный характер.

Еще более радикальные  изменения в учении о пространстве и времени произошли в связи  с созданием общей теории относительности, которую нередко называют новой  теорией тяготения. Эта теория впервые  ясно и четко установила связь  между свойствами движущихся материальных тел и их пространственно-временной  метрикой.

Научно-техническая революция, развернувшаяся в последние десятилетия, внесла много нового в наши представления о естественнонаучной картине мира. Возникновение системного подхода позволило взглянуть на окружающий нас мир как на единое, целостное образование, состоящее из огромного множества взаимодействующих друг с другом систем.

С другой стороны, появление  такого междисциплинарного направления  исследований, как синергетика, или  учение о самоорганизации, дало возможность  не только раскрыть внутренние механизмы  всех эволюционных процессов, которые  происходят в природе, но и представить  весь мир как мир самоорганизующихся процессов. Заслуга синергетики  состоит прежде всего в том, что она впервые показала, что процессы самоорганизации могут происходить в простейших системах неорганической природы, если для этого имеются определенные условия (открытость системы и ее неравновесность, достаточное удаление от точки равновесия и некоторые другие).

Эти новые мировоззренческие  подходы к исследованию естественно-научной картины мира оказали значительное влияние как на конкретный характер познания в отдельных отраслях естествознания, так и на понимание природы научных революций в естествознании.

В наибольшей мере изменения  в характере конкретного познания коснулись наук, изучающих живую  природу. Переход от исследований на клеточном уровне к молекулярному ознаменовался крупнейшими открытиями в биологии, связанными с расшифровкой генетического кода, пересмотром прежних взглядов на эволюцию живых организмов, уточнением старых и появлением новых гипотез происхождения жизни и многого другого. Такой переход стал возможен в результате взаимодействия различных естественных наук, широкого использования в биологии точных методов физики, химии, информатики и вычислительной техники.

В свою очередь, живые системы  послужили для химии той природной  лабораторией, опыт которой ученые стремились воплотить в своих  исследованиях по синтезу сложных  соединений.

Выдвижение на передний край естествознания биологических проблем, а также особая специфика живых  систем дали повод целому ряду ученых заявить о смене лидера современного естествознания. Если раньше таким  бесспорным лидером считалась физика, то теперь в таком качестве все  больше выступает биология. Основой  устройства окружающего мира теперь признаются не механизм и машина, а  живой организм. Однако многочисленные противники такого взгляда не без  основания заявляют, что поскольку  живой организм состоит из тех  же молекул, атомов, элементарных частиц и кварков, то по-прежнему лидером  естествознания должна оставаться физика.

Познание в естественных, технических, социальных и гуманитарных науках в целом совершается по некоторым общим принципам, правилам и способам деятельности, свидетельствует, с одной стороны, о взаимосвязи и единстве этих наук, а с другой — об общем, едином источнике их познания, которым служит окружающий нас объективный реальный мир: природа и общество.

Томас Кун – развитие науки.

 

Т. Кун (1922 – 1996) готовил себя для работы в области теоретической  физики, однако еще в аспирантуре  он вдруг с удивлением обнаружил, что те представления о науке  и ее развитии, которые господствовали в конце 40-х годов в Европе и  США, очень далеко расходятся с реальным историческим материалом. Это открытие обратило его к более глубокому  изучению истории. Рассматривая, как  фактически происходило установление новых фактов, выдвижение и признание  новых научных теорий, Кун постепенно пришел к собственному оригинальному  представлению о науке. Это представление  он выразил в знаменитой книге "Структура  научных революций", увидевшей свет в 1962 году.

Важнейшим понятием концепции  Куна является понятие парадигмы. Парадигма  есть совокупность научных достижений, в первую очередь, теорий, признаваемых всем научным сообществом в определенный период времени.[2]

Однако, парадигмой можн о назвать одну или несколько фундаментальных теорий, получивших всеобщее признание и в течение какого-то времени направляющих научное исследование. Примерами подобных парадигмальных теорий являются физика Аристотеля, геоцентрическая система Птолемея, механика и оптика Ньютона, теория относительности Эйнштейна, теория атома Бора и т. п. Таким образом, парадигма воплощает в себе бесспорное, общепризнанное знание об исследуемой области явлений природы.

Однако, говоря о парадигме  Кун имеет в виду не только некоторое знание, выраженное в законах и принципах. Ученые — создатели парадигмы - не только сформулировали некоторую теорию или закон, но они еще решили одну или несколько важных научных проблем и тем самым дали образцы того, как нужно решать проблемы. Парадигма дает набор образцов научного исследования в конкретной области — в этом заключается ее важнейшая функция.

У Куна в значительной мере исчезает грань между наукой и  метафизикой, которая была так важна  для логического позитивизма. В  его методологии метафизика является предварительным условием научного исследования, она явно включена в  научные теории и неявно присутствует во всех научных результатах, проникая даже в факты науки. Таким образом, принятие некоторой метафизической системы, согласно Куну, предшествует научной работе.

Парадигма Куна — это громадная метафизическая система, детерминирующая основоположения научных теорий, их онтологию, экспериментальные факты и даже наши реакции на внешние воздействия. [2]

Парадигма обладает двумя  свойствами: 1) она принята научным сообществом как основа для дальнейшей работы; 2) она открывает простор для исследований.

Томас Кун считает, что  развитие науки представляет собой  процесс поочередной смены двух периодов – «нормальной науки» и  «научных революций». Развитие «нормальной  науки» в рамках принятой парадигмы  длится до тех пор, пока существующая парадигма не утрачивает способности  решать научные проблемы. На одном  из этапов развития «нормальной науки» непременно возникает несоответствие наблюдений и предсказаний парадигмы, возникают аномалии. Когда таких  аномалий накапливается достаточно много, прекращается нормальное течение  науки и наступает состояние  кризиса, которое разрешается научной  революцией, приводящей к ломке старой и созданию новой научной теории – парадигмы.

Переход от одной парадигмы  к другой определен не только внутри научными факторами, например объяснением в рамках новой парадигмы аномалий, с которыми не справлялась прежняя парадигма, но и вне научными факторами – философскими, эстетическими, даже религиозными.

При этом парадигмы, согласно, Куну, несоизмеримы. Они заставляют по-разному видеть предмет исследования, заставляют ученых, принявших разные парадигмы, говорить на разных языках об одних и тех же явлениях. Поэтому, согласно Куну, наука – это не непрерывный рост знания с накоплением истин, а процесс дискретный, связанный с этапами революций как перерывов в постепенном «нормальном» накоплении новых знаний.

Циклы развития науки (по Т. Куну)

Нормальная  наука — каждое новое открытие поддаётся объяснению с позиций господствующей теории.

Экстраординарная  наука. Кризис в науке. Появление аномалий — необъяснимых фактов. Увеличение количества аномалий приводит к появлению альтернативных теорий. В науке сосуществует множество противоборствующих научных школ.

Научная революция — формирование новой парадигмы.

Кун отрицательно относился  к идее кумулятивизма в развитии науки. 
Идея несоизмеримости парадигм и влияния вненаучных факторов на их принятие сообществом по-новому ставила проблему научного открытия. Возникали вопросы о том, регулируются ли творческие акты, связанные с изменением фундаментальных понятий и представлений наук, какими-либо нормами научной деятельности, если да, то как меняются эти нормы в историческом развитии науки и существуют ли такие нормы вообще. 
 Кумулятивистская модель развития науки, основанная на идее накопления истинного знания, не соответствует реальной истории науки, а представляет собой своего рода методологический предрассудок. Старые теории нельзя логически вывести из новых, а прежние теоретические термины и их смыслы не могут быть логически получены из терминов новой теории. Смысл и значение теоретических терминов определяются всеми их связями в системе  теории, а потому их нельзя отделить от прежнего теоретического целого и вывести из нового целого. [2]

Великие открытия науки оказались возможными лишь потому, что находились мыслители, которые разрывали путы сложившихся методологических правил и стандартов, непроизвольно нарушали их. Здесь обозначена реальная и очень важная проблема философии науки,  - проблема исторического изменения научной рациональности, идеалов и норм научного исследования. Однако, всякая методология имеет свои пределы.  В научном исследовании допустимо все. Следствие несоизмеримости теорий – невозможность оценки качественных сдвигов в науке.  

 

Заключение

 

Открытие информационно-фазового состояния материальных систем существенно  дополняет и во многом изменяет существующие представления о мироустройстве.

Философско-методологический анализ открытия информационно-фазового состояния материальных систем с  учётом новейших естественнонаучных представлений  в области физики, химии и биологии показывает, что современная научная  картина мира представляет наше бытие  как информационно-управляемый материальный мир, позволяющий по своей структуре осуществлять его бесконечное познание любому разумному объекту, достигшему соответствующего уровня развития, т.е. осознавшему своё подключение к единому информационному полю материальных систем.