Контрольная работа по "Естествознанию". 2

   1.Общие приемы и принципы естественнонаучных исследований. Единство науки и научный метод.

          Главными элементами научной теории являются принципы и законы. Принципы представляют общие и важные подтверждения теории. В теории принципы играют роль первичных предпосылок, образующих ее основу. В свою очередь, содержание каждого принципа раскрывается с помощью законов. Они конкретизируют принципы, раскрывают механизм их действия, логику взаимосвязи, вытекающих из них следствий. При формулировании принципов и законов исследователю достаточно непросто уметь увидеть за многочисленными, часто совершенно непохожими внешне фактами именно существенные свойства и характеристики исследуемых свойств объектов и явлений. Процесс познания окружающего мира представляет собой решение разного рода задач, возникающих в ходе практической деятельности человека. Эти проблемы решаются путем использования особых приемов – методов.

► Методы науки – совокупность приемов и операций практического и теоретического познания действительности.

Методы исследований оптимизируют деятельность человека, вооружают его наиболее рациональными  способами организации деятельности. А. П. Садохин кроме выделения уровней познания при классификации научных методов учитывает критерий применяемости метода и выделяет общие, особенные и частные методы научного познания. Выделенные методы часто сочетаются и комбинируются в процессе исследования.

Общие методы познания касаются любой дисциплины и дают возможность соединить все этапы процесса познания. Эти методы используются в любой области исследования и позволяют выявлять связи и признаки исследуемых объектов.

Частные методы научного познания – это методы, применяющиеся только в отдельной отрасли науки. Различные методы естествознания (физики, химии, биологии, экологии и т. д.) являются частными по отношению к общему диалектическому методу познания. Частные методы познания связаны с особенными методами.

Особенные методы исследуют определенные признаки изучаемого объекта. Они могут проявляться на эмпирическом и на теоретическом уровнях познания и быть универсальными. Эмпирическим  методом познания выделяют:

Наблюдение  представляет собой целенаправленный процесс восприятия предметов действительности, чувственное отражение объектов и явлений, в ходе которого человек получает первичную информацию об окружающем мире.

Измерение – это определение количественных значений (характеристик) изучаемых сторон или свойств объекта с помощью специальных технических устройств.

Эксперимент –целенаправленное и строго контролируемое воздействие исследователя на интересующий объект или явление для изучения его различных сторон, связей и отношений.

В процессе естественнонаучного  эксперимента часто прибегают к  физическому моделированию исследуемого объекта и создают для него различные управляемые условия

♦ систему, содержащую исследуемый объект с заданными свойствами;

♦ систему, обеспечивающую воздействие на исследуемый объект;

♦ измерительную систему.

В любом естественнонаучном эксперименте выделяют такие этапы:

♦ подготовительный этап;

♦ этап сбора экспериментальных данных;

♦ этап обработки результатов.

Результаты, полученные на хорошо подготовленной экспериментальной  базе, как правило, легче поддаются  сложной математической обработке. Анализ результатов эксперимента позволяет  оценить те или иные признаки исследуемого объекта, сопоставить полученные результаты с гипотезой, что очень важно  при определении правильности и  степени достоверности окончательных  результатов исследования.

Теоретический метод научного познания выделяют процедуры абстрагирования и идеализации. Абстрагирование – мысленное отвлечение от всех свойств, связей и отношений изучаемого объекта, которые считают несущественными.Идеализация представляет операцию мысленного выделения какого-то одного важного для данной теории свойства или отношения, мысленного конструирования объекта, наделенного этим свойством (отношением).

Универсальный метод исследований выделяют анализ, синтез, сравнение, классификацию, аналогию, моделирование. Процесс естественнонаучного познания совершается так, что мы сначала наблюдаем общую картину изучаемого объекта, при которой частности остаются в тени.

Анализ  – метод научного познания, в основе которого лежит процедура мысленного или реального разделения объекта на составляющие его части и их отдельное изучение. Синтез – метод научного познания, в основе которого лежит объединение выделенных анализом элементов.

 Сравнение – метод научного познания, позволяющий установить сходство и различие изучаемых объектов.

Классификация – метод научного познания, который объединяет в один класс объекты, максимально сходные друг с другом в существенных признаках.

Аналогия  – метод познания, при котором происходит перенос знания, полученного при рассмотрении какого-либо объекта, на другой, менее изученный, но схожий с первым по каким-то существенным свойствам.

Моделирование-метод, который представляет собой изучение каких-либо объектов с помощью моделей с дальнейшим переносом полученных данных на оригинал.

      Научный  метод  представляет  собой воплощение  единства  всех форм знаний. Познание в естественных, технических, социальных и гуманитарных науках в целом совершается по некоторым общим принципам и правилам. Это свидетельствует, во-первых, о единстве всех наук, а во-вторых - об общем, едином источнике познания, которым служит окружающий нас объективный реальный мир: природа и общество. 
 

Методы познания

( по степени обоснованности ) 
 
 

Статистические  Вероятностные Индуктивные Дедуктивные 
 

                                                          Методы познания

_{( по механизмам обобщения )} 
 

     Естественнонаучный подход имеет глубокие исторические корни, основан на многовековом продолжительном наблюдении за явлениями природы, имеющими, как правило, циклический характер. 
 

Основные  особенности этого  подхода:

a) разработано большое количество измерительных средств, позволяющих оценить состояние окружающей среды;

b) найдены эталоны многих физических величин,  благодаря которым появилась возможность измерять и сравнивать;

c) разработан математический аппарат обработки результатов измерений, позволяющий оценивать состояние изучаемых объектов.

      В ряде гуманитарных наук, например в истории, трудно подвести отдельные события под какой-либо общий закон или теорию . Поэтому  многие историки возражают против переноса естественнонаучных методов для анализа исторических процессов. Для объяснения событий ими предлагаются методы телеологии, опирающиеся не на причинные законы и направленные на раскрытие целей, намерений, поведения, деятельности людей.

  Многие считают, что методы объяснения вообще бесполезны, а важен метод

понимания, позволяющий раскрыть смысл события, особенно, если оно уникально и неповторимо. Теоретически понимание основывается на интерпретации то есть истолковании целей, мотивации смысла действий и поступков людей и поэтому сходно с телеологическим объяснением. С другой стороны, иные исследователи истории с неменьшим упорством отстаивают мнение о возможности применения общих методов и теорий, однако, по их мнению, невозможность объединения отдельных событий в однородную группу свидетельствует о недостаточной проработке материала, малой информационной емкости событий.

      В целом, понимание- более сложный, противоречивый и запутанный процесс, чем объяснение. Различие между ними состоит в том, что если объяснение сводится к логическому выводу, то понимание - к интерпретации.И если объяснение относится к событиям прошедшим и настоящим, то к будущим событиям относится предвидение ( предсказание, прогноз ).Естественнонаучный подход основан на следующих свойствах

 измеряемых величин и оцениваемых параметров математических моделей: 

a) воспроизводимости измеряемых величин;

b) правильности математических моделей и использования статистических методов;

c) избыточности данных, допускающей вероятностное оценивание. 

К недостаткам естественнонаучного подхода можно отнести то, что он требует наличия множества однородных по каким-либо признакам явлений (объектов ). Ценность подхода во многом зависит от выбора признаков, являющихся общими для элементов множества и подлежащих оцениванию. Если признаки являются не существенными, а второстепенными,  то  правдоподобность  выводов  значительно  снижается. 

Разнообразие  методов научного познания создает  трудности в их применении и понимании  их роли. Эти проблемы решаются особой областью знания – методологией. Основной задачей методологии является изучение происхождения, сущности, эффективности, развития методов познания. 

2.Эволюция представлений о биосфере.

По современным  представлениям, биосфера – это особая оболочка Земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этим организмами.

     Эти представления базируются на учении В. И. Вернадского (1863-1945) о биосфере, являющимся крупнейшим из обобщений  в области естествознания в ХХ в. Исключительная значимость его учения во весь рост проявилась лишь во второй половине прошлого века. Этому способствовало развитии экологии, и прежде всего глобальной экологии, где биосфера является основополагающими понятием.

     Учение  В. И. Вернадского о биосфере –  это целостное фундаментальное  учение. Органично связанное с важнейшими проблемами сохранения и развития жизни на Земле, знаменующее собой принципиально новый подход к изучению планеты как развивающейся саморегулирующейся системы в прошлом, настоящем и будущем.

     По  представлениям В. И Вернадского, биосфера включает:

• живое вещество (т.е все живые организмы),
• биогенное (т.е уголь, известняки, нефть и др.)
• косное (в его образовании живое не участвует, например магнетические горные породы)
• биокосное (создается с помощью живых организмов)
• радиоактивное (вещество)
• космического происхождения (метеориты)
• рассеянные атомы

     Все эти семь различных типов веществ  геологически связаны между собой.

     Важнейшей частью в биосфере В. И. Вернадского  являются представление о её возникновении и развитии. Современная биосфера возникла не сразу, а в результате длительной эволюции в процессе постоянного взаимодействия абиотических и биотических факторов. Первые формы жизни, по-видимому, были представлены анаэробными бактериями. Однако созидательная и преобразующая роль живого вещества стала осуществляться лишь с появлением в биосфере фотосинтезирующих автотрофов – цианобактерий и сине-зеленых водорослей, а затем и настоящих водорослей и наземных растений (эукариотов), что имело решающее значение для формирования современной биосферы. Деятельность этих организмов привела к накоплению в биосфере свободного кислорода, что рассматривается как один из важнейших этапов эволюции.

     Параллельно развивались и гетеротрофы, и  прежде всего – животные. Главное  в их развитии являются выход на сушу и заселение материков и, наконец, появление человека. 

     Эволюция  биосферы и её основных составляющих (по Ф. Рамаду,1981)

Эволюция биосферы обусловлена тесно взаимосвязанными между собой тремя группами факторов: развитием нашей планеты как  космического тела и протекающих  в ее недрах химических преобразований, биологической эволюцией живых  организмов и развитием человеческого  общества.

В жатом виде идеи В.И. Вернадского об эволюции биосферы могут быть сформулированы следующим  образом:

1. Вначале сформировалась литосфера – предвестник окружающей среды, а затем после появления жизни на суше – биосфера.
2. В течение всей геологической истории Земли никогда не наблюдались азойные геологические эпохи (т.е. лишение жизни). Следовательно, современное живое вещество генетически связано с живым веществом прошлых геологических эпох.
3. Живые организмы – главный фактор миграции химических элементов в земной коре, “по крайней мере, 90% по весу массы ее вещества в своих существенных чертах обусловлено жизнью”.
4. Грандиозный геологический эффект деятельности организмов обусловлено тем, что их количество бесконечно велико и действуют они практически в течение бесконечно большого промежутка времени.
5. Основным движущим фактором развития процессов в биосфере является биохимическая энергия живого вещества.

     Границы жизни определяются факторами земной среды, которые препятствуют существованию  живых организмов. Верхняя граница  биосферы проходит на высоте около 20 км от поверхности Земли и отграничена озоновым слоем, который задерживает коротковолновую часть ультрафиолетового излучения Солнца, губительную для жизни. В гидросфере земной коры живые организмы населяют все воды Мирового океана – до 10–11 км в глубину. В литосфере жизнь встречается на глубине 3,5–7,5 км, что обусловлено температурой земных недр и уровнем проникновения воды в жидком состоянии

     Венцом  творчества В.И. Вернадского стало  учение о ноосфере, т.е. сфере разума.

     В целом, учение о биосфере В. И. Вернадского  заложило основы современных представлений  о взаимосвязи и взаимодействии живой и не живой природы. Практическое значение учения о биосфере огромно. В наши дни оно служит естественнонаучной основой рационального природопользования и охраны окружающей среды.

Биосфера – совокупность всех живых организмов вместе со средой обитания. Среда обитания включает воду, нижнюю часть атмосферы и верхнюю часть земной коры. Живые и неживые вещества биосферы находятся в непрерывном взаимодействии и единстве, образуя целостную систему. Многолетняя работа В. И. Вернадского над проблемами взаимодействия живой материи и геохимических процессов на Земле была завершена созданием учения о биосфере, основными положениями которого являются следующие.

1. Целостность биосферы определяется самосогласованностью всех процессов в биосфере, ограниченных физическими константами, уровнем радиации и пр.

2. Земные законы движения атомов, преобразования энергии являются отражением гармонии космоса, обеспечивая гармонию и организованность биосферы. Солнце как основной источник энергии биосферы регулирует жизненные процессы на Земле.

3. Живое вещество биосферы с древнейших геологических времен активно трансформирует солнечную энергию в энергию химических связей сложных органических веществ. При этом сущность живого постоянна, изменяется лишь форма существования живого вещества. Само живое вещество не является случайным созданием, а есть результат превращения солнечной световой энергии в действительную энергию Земли.

4. Чем мельче организмы, тем с большей скоростью они размножаются. Скорость размножения зависит от плотности живого вещества. Растекание жизни – результат проявления ее геохимической энергии.

5. Автотрофные организмы получают все необходимые для жизни вещества из окружающей косной материи. Для жизни гетеротрофов необходимы готовые органические соединения. Распространение фотосинтезирующих организмов (автотрофов) ограничивается возможностью проникновения солнечной энергии.

6. Активная трансформация живым веществом космической энергии сопровождается стремлением к максимальной экспансии, стремлением к заполонению всего возможного пространства. Этот процесс В. И. Вернадский назвал «давлением жизни».

7. Формами нахождения химических элементов являются горные породы, минералы, магма, рассеянные элементы и живое вещество. В земной коре происходят постоянные превращения веществ, круговороты, движение атомов и молекул.

8. Распространение жизни на нашей планете определяется полем устойчивости зеленых растений. Максимальное поле жизни ограничивается крайними пределами выживания организмов, которое зависит от устойчивости химических соединений, составляющих живое вещество, к определенным условиям среды.

9. Количество живого вещества в биосфере постоянно и соответствует количеству газов в атмосфере, прежде всего кислорода.

10. Всякая система достигает устойчивого равновесия, при котором свободная энергия системы приближается к нулю.

Особое место  в трудах В. И. Вернадского занимает концепция эволюции биосферы. Он выделяет три этапа развития биосферы. Первый – возникновение первичной биосферы с биотическим круговоротом веществ. Ведущие факторы на этом этапе  – геологические и климатические  изменения на Земле. Второй этап –  усложнение структуры биосферы в  результате появления одноклеточных  и многоклеточных эукариотных организмов. Движущим фактором выступает биологическая эволюция. И наконец, третий этап – возникновение человеческого общества и постепенное превращение биосферы в ноосферу. Ведущим фактором в этом процессе является разумная деятельность человека, характеризующаяся рациональным регулированием взаимоотношений человека и природы.

Таким образом, биосферу нельзя рассматривать в  отрыве от неживой природы, от которой  она, с одной стороны зависит, а с другой - сама воздействует на нее. Поэтому перед естествоиспытателями возникает задача - конкретно исследовать, каким образом и в какой  мере, живое вещество влияет на физико-химические и геологические процессы, происходящие на поверхности Земли и в земной коре. Только подобный подход может  дать ясное и глубокое представление  о концепции биосферы. 
 
 

Литература

Основная:

Кузнецов  В.И., Идлис Г. М., Гутина В.Н. - Естествознание. - М.: Агар, 1996. - С. 5-33.

Единство научного знания. - М.: Наука, 1988. - С. 117-132, 148-167, 237-252.

Вригт Г.Х. фон. Логико-философские исследования. - М.: Прогресс, 1986. - С. 40-68.

Рузавин Г.И. Методы научного исследования. - М.: Мысль, 1974. - С. 7-32, 194-210.

Вернадский В. И. Химическое строение биосферы Земли  и её окружения. - М., 1987. - с. 119.

 Там же. - с. 188.

 Там же. - с. 221.

 Камшилов В. В. Эволюция биосферы. - М.,1979. - с. 195.

 Вернадский  В. И. Химическое строение биосферы  Земли и её окружения. - М.,1987. - с. 262.

 Там же. - с. 77-85.

 Там же. - с. 246.

 Перельман  А. И. Геохимия биосферы. - М., 1973. - С. 19.

 Вернадский  В. И. Химическое строение биосферы  Земли и её окружения. - М.,1987. - с. 51-52.

 Камшилов В. В. Эволюция биосферы. - М.,1979. - с. 187.