Методы научного познания. 19
КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ
КАФЕДРА БОТАНИКИ И ЭКОЛОГИИ
По дисциплине « КОНЦЕПЦИЯ СОВРЕМЕННОГО
КЕМЕРОВО 2009
СОДЕРЖАНИЕ
1. Методы научного познания………………………………………….3
2. Электромагнитное взаимодействие……………...……………………
3. Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева…..10
1.вариант
1. методы научного познания
Нет необходимости доказывать, что познание окружающего мира играет важнейшую роль в жизни каждого отдельного человека и человечества в целом. Однако в повседневных делах люди, занимаясь познанием, редко задумываются над тем, как оно происходит, каковы его предпосылки, условия, формы закономерности. Познание самого познания – это задача, которая требует специального анализа. Она издавна составляет предмет философских размышлений. Решением ее занимается философская теория познания – гносеология, которую называют также эпистемологией.
Дело гносеологии – построение общей теории познания.
Познание есть процесс, направленный на получение знаний. Выступая как результат этого процесса, знание входит в содержание человеческого сознания и является идеальной по своей природе. Но знание всегда есть знание о чем-то. Знать ничего-это все равно что ничего не знать. Не может быть «знания ни о чем» это предполагает, что существует нечто, к чему знание относится, - предмет знания.
Знание – это информация о некотором предмете.
Знание – это осмысленная субъектом информация.
Метод – это способ действий. Совокупность методов проведения какой- либо работы называют методикой, а знания о методах и методиках- методологическими знаниями.
В каждой сфере человеческой деятельности имеются свои специфические методы. Соответственно в каждой из них формируется и специфическая система методологических знаний- методология этой деятельности.
Задачей методологии является исследование и совершенствование методов, используемых в данной сфере деятельности, оценка их общности и эффективности, условий и границ применения. Но методологические знания в любой сфере деятельности не могут ограничиваться рассмотрением только ее методов. Дело в том, что оценка методов самым существенным образом зависит от того, какого рода результаты дает тот или иной метод, и каково отношение этих результатов к конечным целям деятельности. Следовательно, методология обязательно должна включать в себя знания не только о методах, но и о характере достигаемых с их помощью результатов. О целях деятельности, о её общей структуре и основных этапах, о принципах и формах её организации.
Методология – это знание о том, как действовать для достижения данной цели и чем руководствоваться в своих действиях.
В каждой сфере деятельности наряду со специфическими методами используются также и методы, которые имеют более или менее общий характер и применяются не только в ней, но и в других сферах. Например, методы логического мышления – анализ, абстрагирование, обобщение, дедукция и др. – используются повсюду; математические методы применяются и в науке, и в технике, и в экономике, и во многих других областях; все более широкое применение получают в настоящее время игровые методы (деловые, учебные, исследовательские и иные игры). Это ведет к тому, что в каждой сфере деятельности методология включает в себя знания разных уровней - от конкретных описаний узкоспециальных методов и методик до общих представлений о фундаментальных принципах построения всякой человеческой деятельности вообще. Но на своих «верхних» уровнях, касающихся самых общих методов, принципов, форм человеческой деятельности, методология всякого рода деятельности втягивается в область философской проблематики.
Действительно, дать знание о том, чем должны руководствоваться люди в своей жизни и деятельности – центральная задача философии. Философия – это своего рода «наука о должном», о нормативах (принципах, идеалах, ценностях), определяющих цели и характер человеческой деятельности. Из философских представлений о мире и человеке вытекают методологические рекомендации, которые помогают ориентироваться в окружающей человека действительности и позволяют во всех сферах деятельности определить – пусть хотя бы в самой общей и предварительной форме – какие-то исходные позиции для поиска путей, ведущих к цели. Это особенно важно в тех случаях, когда приходится сталкиваться с принципиально новыми задачами, методы решения которых неизвестны и их еще предстоит найти.
Методологическая функция философии обусловлена тем, что в ней вырабатывается самый общий тип методологического знания, которым можно руководствоваться во всех сферах человеческой деятельности, философия выступает как общая методология деятельности, на которую опираются частные методологии отдельных её видов. Формулируемые в философии общеметодологические идеи и принципы конкретизируются применительно к особенностям той или иной деятельности и используются для развития и обоснования ее специфических методов.
Очень важна методологическая функция философии в научном познании. Она проявляется через многообразные механизмы влияния философии на развитие науки. К философии приходится обращаться при решении вопросов о том, что такое истина и по каким признакам ее можно отличить от заблуждения, что такое научный факт и научный закон, каким критериям должны соответствовать научные гипотезы, при каких условиях можно считать теорию подтвержденной, а при каких – опровергнутой, и т.д. все это – общеметодологические вопросы научного познания.
Таким образом, союз науки с философией является необходимым условием прогресса научного познания.
Научный метод есть способ действий, с помощью которого решается некоторый тип научных задач.
Каждая наука вырабатывает специальные методы, приспособленные к ее объектам исследования.
Вместе с тем существенное значение в современной науке имеет перенос методов из одних дисциплин в другие.
Наряду со специальными есть также общие методы, находящие применение во многих или даже во всех науках. Их называют общенаучными. К ним относятся все методы рационального мышления – анализ, синтез, абстрагирование, обобщение, индукция, дедукция и др., а, кроме того, такие методы, как наблюдение, эксперимент, моделирование, идеализация и пр.
Методы, так же как и проблемы, нельзя оценивать с точки зрения истинности или ложности. Метод может быть хорош или плох, он может вести к решению некоторой проблемы или не вести к нему, но и в том и другом случае он не истинен и не ложен. Если иногда какой-либо метод называют «истинным», то это может означать только то, что он обеспечивает достижение истины, т.е. является «хорошим», эффективным средством решения некоторой проблемы. Но очевидно, эффективность – это совсем не то же самое, что истинность. Нет смысла и в том, чтобы называть какой-либо метод ложным. «ложность» тут опять таки не может означать ничего иного, кроме того, что метод неприемлем, для решения данной проблемы непригоден, т.е. «плох», неэффективен. Но приемлемость как таковая не совпадает с ложностью.
Под «ложностью» методов можно понимать на самом деле невозможность рассчитывать на надежность их результатов. «ложные» методы – это методы бесполезные (для решения данной проблемы). Но бесполезность – совсем не то же, что истинность.
Оценка научных методов зависит от их приспособленности к решению тех или иных классов задач. Методы оценивают по следующим характеристикам:
. общность, т.е. широта области применимости;
. продуктивность, т.е. информативность, надежность, точность;
. рациональность, т.е. «разумность», простота, доступность для понимания
и освоения.
Общность и продуктивность, вместе взятые, определяют мощность
метода, а продуктивность и рациональность – его эффективность.
Оценка метода по указанным критериям, однако еще недостаточна для того, чтобы подобрать метод решения какой –либо проблемы. В практике научного познания оценка методов, как правило, носит прагматический характер: исследователя, занятого решением конкретной задачи, интересует не «абсолютная» ценность метода, а его «относительная» ценность для данного конкретного исследования. Эта «относительная», прагматическая ценность методов определяется не их общностью самой по себе, а их пригодностью для данного исследования: не их продуктивностью самой по себе, а их целесообразностью (т.е. тем, насколько они соответствуют целям данного исследования); не их рациональностью самой по себе, а их выполнимостью (которая зависит от того, насколько обеспечивается в конкретных условиях данного исследования возможность проведения всех требуемых методом процедур).
Не существует какого-то «самого лучшего» метода, пригодного к решению любых научных проблем. Никакой метод не может быть универсальной отмычкой, которая автоматически открывает доступ к любой тайне природы. Из множества разнообразных методов, имеющихся в науке, ученый выбирает те, которые наиболее соответствуют предмету, целям и условиям его исследования. При планировании исследования обычно из всех пригодных методов отбираются наиболее целесообразные, а из них – наиболее выполнимые.
Под методами познания понимаются способы исследования научно-исследовательских задач. Чем богаче арсенал методов той или иной науки, тем выше успехи деятельности ученых.
Рассмотрим несколько методов:
Метод наблюдения. Он определяется как непосредственное восприятие исследователем изучаемых явлений, процессов. Различают несколько видов наблюдений. Непосредственное и опосредованное, где действует или исследователь, или его ассистенты, или, факты фиксируются по нескольким косвенным показателям.
Опросные методы. Опросные методы сравнительно просты по организации и универсальны как средства получения данных широкого тематического спектра. Наиболее распространены 3 опросных метода: беседа, анкетирование, интервьюирование.
Метод тестирования. Особое место занимает метод тестирования, он осуществляется по тщательно отработанным стандартизированным вопросам и задачам со шкалами их значений для выявления индивидуальных различий тестируемых.
Знание о методах само по себе еще не дает ответа на вопросы, касающиеся изучаемых наукой предметов, его роль в научном познании чрезвычайно велика. Открытие нового метода, как правило, имеет несравненно большее значение, чем ответ на какой – либо конкретный вопрос или установление какого – либо нового факта. Ибо новый метод открывает путь к решению целого ряда конкретных вопросов и установлению множества новых факторов
2. электромагнитное взаимодействие
« Издавна человек стремился познать и понять окружающий его физический мир. На протяжении долгой истории этого познания он всегда верил, что окончательное решение будет законченным и лаконичным в своих исходных принципах. Исследования развивались в двух направлениях : с одной стороны- поиски элементарных составляющих, из которых образовано все вещество, а с другой – разработка идей, которые позволили бы унифицировать наши представления о силах, действующих между этими элементарными составляющими».В первом случае, по образному выражению американского физика-теоретика Ричарда Филипса Фейнмана(1918-1988), речь идет « о колесиках внутри колес», а во втором - о силах, которые «крутят и связывают колесики друг с другом».
Избрав второй путь, ученые пришли к такому удивительному выводу: оказывается, все бесконечное разнообразие физических процессов, происходящих в нашем мире, можно объяснить существованием в природе очень малого количества фундаментальных взаимодействий. Это гравитационное, электромагнитное, сильное и слабое взаимодействия. Именно они являются теми «стихиями», которые движут небесными телами, порождают свет и делают возможной саму жизнь.
Электромагнитное взаимодействие, как и гравитационное, по своей природе длиннодействующее : соответствующие силы могут проявляться на очень значительных расстояниях. Как установил в 1785 г. французский инженер и физик Шарль Огюстен Кулон (1736- 1806), эти силы убывают обратно пропорционально квадрату расстояния между частицами.
Электромагнитное взаимодействие описывается зарядами одного типа (электрическими), но эти заряды уже могут иметь два знака – положительный и отрицательный. В отличие от тяготения электромагнитные силы способны быть как силами притяжения, так и силами отталкивания.
От взаимодействия между электрически заряженными частицами зависит структура атомов и молекул, в конечном счете и то, что окружающий мир таков, каков он есть. Физические и химические свойства разнообразных веществ, материалов и самой живой ткани обусловлены именно этим взаимодействием. Оно же приводит в действие всю электрическую и электронную аппаратуру.
Теория электромагнитного взаимодействия в макромире называется классической электродинамикой. В ее разработке принимали участие многие ученые XVIII – XIX вв., однако решающий вклад в ее создание внес выдающийся английский физик Джеймс Кларк Максвелл (1831 - 1879). Именно он объединил электричество, магнетизм и свет в рамках единой концепции электромагнитного поля.
И все же механизм электромагнитных процессов стал понятен лишь с возникновением квантовой электродинамики – теории, объясняющей эти процессы на уровне микромира. За ее разработку японский физик – теоретик Синъитиро Томонага (1906 - 1979), а также американские ученные Юлиан Сеймор Швингер (1918 - 1994) и Ричард Филипс Фейнман в 1965 г. были награждены Нобелевской премией.
Согласно квантовой электродинамике, переносчиками электромагнитного взаимодействия являются кванты электромагнитного поля – фотоны. Это не имеющие массы частицы со спином 1 , которые движутся со скоростью света c. В результате обмена этими частицами и возникает электромагнитное взаимодействие между заряженными телами.
3. Периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева
Периодическая система элементов является графическим (табличным) изображением периодического закона.
Прообразом периодической системы был «Опыт системы элементов, основанный на их «атомном весе и химическом сродстве», составленный Д. И. Менделеевым 1 марта 1869 г. Это так называемый вариант длинной формы системы элементов, в нем периоды располагались одной строкой.
Короткая форма периодической системы была опубликована Д. И. Менделеевым в декабре 1870 г. В этом варианте периоды разбиваются на ряды, а группы – на подгруппы (главные и побочные).
Основным недостатком короткой формы было сочетание в одной группе несходных элементов. Недостатком длинной формы – растянутость, некомпактность.
Короткий вариант периодической системы подразделяется на семь периодов – горизонтальных последовательностей элементов, расположенных по возрастанию порядкового номера, и восемь групп – вертикальных последовательностей элементов обладающих однотипной электронной конфигурацией атомов и сходными химическими свойствами.
Первые три периода называются малыми, остальные – большими. Первый период включает два элемента, второй и третий периоды – по восемь, четвертый и пятый – по восемнадцать, шестой – тридцать два, седьмой (незавершенный) – двадцать один элемент.
Каждый период (исключая первый) начинается щелочным металлом и заканчивается благородным газом.
Элементы 2 и 3 периодов называются типическими.
Малые периоды состоят из одного ряда, большие – из двух рядов : четного (верхнего) и нечетного (нижнего). В четных рядах больших периодов расположены металлы и свойства элементов слева направо изменяются слабо. В нечетных рядах больших периодов свойства элементов изменяются слева направо, как у элементов 2 и 3 периодов.
В периодической системе любой формы для каждого элемента указывается его символ и порядковый номер, название элемента и значение относительной атомной массы. Координатами положения элемента в системе является номер периода и номер группы.
Элементы с порядковыми номерами 58 – 71, именуемые лантаноидами, и элементы с номерами 90 – 103 – актиноиды – помещаются отдельно внизу таблицы.
Группы элементов, обозначаемые римскими цифрами, делятся на главные и побочные подгруппы. Главные подгруппы содержат 5 элементов (или более). В побочные подгруппы входят элементы периодов, начиная с четвертого.
VIII группа кроме подгруппы гелия содержит «триады» элементов, составляющих семейства железа (Fe – Co - Ni) и платиновых металлов (Ru – Rh – Pd,Os – Ir - Pt). В триадах элементов наблюдается горизонтальная аналогия.
В некоторых вариантах таблицы под каждой группой расположены формулы высших оксидов элементов, они относятся к элементам главных и побочных подгрупп (исключая элементы, не проявляющие степень окисления, равную номеру группы; гелий, неон, аргон не образуют кислородных соединений). Элементы главных подгрупп, начиная с IV группы, образуют водородные соединения.
Дальнейшее развитие науки показало, что химические свойства элементов обусловлены строением их атома, а точнее, строением электронной оболочки атомов.
Периодический закон Д. И. Менделеева формулируется в настоящее время так:
Свойства химических элементов, а также формы и свойства их соединений находятся в периодической зависимости от заряда ядер атомов этих элементов.
Сопоставление строения электронных оболочек с положением элементов в периодической системе позволяет установить ряд важных закономерностей.
Номер периода равен общему числу энергетических уровней, заполняемых электронами, у атомов данного элемента.
В малых периодах и нечетных рядах больших периодов с ростом положительного заряда ядер возрастает число электронов на внешнем энергетическом уровне (с 1 до 2 в первом периоде и с 1 до 8 в последующих). С этим связано ослабление металлических и усиление неметаллических свойств элементов слева направо по периодам.
В четных рядах больших периодов с ростом заряда ядер происходит заполнение электронами предвнешнего уровня при постоянном числе электронов на внешнем уровне (2 или 1), чем и объясняется медленное изменение свойств этих элементов.
Строение внешнего электронного уровня атомов элементов, относящихся к одной подгруппе, однотипно. Номер группы, как правило, указывает число электронов, которые могут участвовать в образовании химических связей (валентных электронов). У атомов элементов главных подгрупп это электроны внешнего электронного уровня. У атомов элементов побочных подгрупп валентными являются электроны не только внешнего, но и предпоследнего уровня.
В подгруппах с ростом положительного заряда ядер атомов элементов усиливаются их металлические и ослабляются неметаллические свойства.
В зависимости от строения электронных оболочек атомов все элементы периодической системы Д. И. Менделеева делят на четыре семейства : s -,p -, d-, и f – элементы.
К семейству s– элементов относятся химические элементы, в атомах которых происходит заполнение электронами s– подуровня внешнего уровня. К ним относятся первые два элемента каждого периода.
Элементы, у которых происходит заполнение электронами p– подуровня внешнего уровня, принадлежат к p– элементам. К ним относятся последние 6 элементов каждого периода. Семейство d– элементов включает переходные элементы, у которых электронами заполняется d– подуровень второго снаружи уровня. К ним относятся элементы больших периодов, расположенные между s – и p– элементами.
У семейства f – элементов происходит заполнение f – подуровня третьего снаружи уровня. К ним относятся лантаноиды и актиноиды.
Периодический закон химических элементов
К середине ХIХ в. число известных элементов возросло до 63, и возникла потребность в упорядочении знаний.
Первые попытки классификации элементов были сделаны еще в конце ХVIII в.
Французкий химик А.Лавуазье,а затем шведский химик Я.Берцелиус разделили элементы на два класса: металлы и неметаллы. В первой половине ХIХ в. появились первые попытки систематизации элементов по атомным весам. Немецкий химик И.Доберейнер сгруппировал сходные по свойствам элементы в триады:1) калий, рубий и цезий;2)кальций, стронций и барий; 3)сера, селен и теллур;4)хлор, бром и иод, и установил, что атомная масса промежуточного по химическим свойствам члена каждой триады является средним арифметическим из атомных масс крайних ее членов.
В 1864г. Немецкий химик Мейер опубликовал таблицу 27 элементов, расположенных в порядке возрастания их атомных масс и сгруппированных по их валентности. Остальные известные элементы Мейер не смог включить в эту таблицу по той причине, что для этих элементов не были установлены либо точные значения их относительных масс, либо точные значения валентности.
В том же 1864г. англичанин У. Одлинг поместил в своем учебнике химии таблицу, где известные тогда элементы были расположены с учетом атомных масс; сходные по свойствам элементы помещались в горизонтальных строках, вертикальные столбцы были близки к рядам.Английский химик Дж. Ньюленде также располагал элементы в порядке увеличения атомных масс и отмечал, что свойства каждого восьмого элемента повторяют свойства первого.
Однако предшественники Д.И.Менделеева не решились предсказать на основе подмеченной закономерности новые химические элементы. Для них периодичность была лишь удобным способом классификации элементов.
В 1869г. великий русский ученый Д.И.Менделеев составил таблицу, включавшую большинство известных элементов. В основу классификации элементов Менделеев положил массу атомов, однако учет химических свойств элементов оказался решающим при выборе места данного элемента в таблице.
В своей книге «Основы химии» Д.И.Менделеев писал:
«Масса вещества есть именно такое свойство его, от которого должны
находиться в зависимости все остальные свойства…Поэтому ближе и
естественнее всего искать зависимость между свойствами и сходствами
элементов, с одной стороны, и атомными их весами (массами) с другой».
(Менделеев Д.И. Основы химии .13-еизд.(пятое посмертное). М.-Л.,
Государственное научно-техническое издательство химической литературы.
1947 Т.П, с. 80(курсив Д.И.Менделеева).
Менделеев расположил в порядке возрастания значений атомной массы известные в то время элементы и установил, что сходные в химическом отношении элементы встречаются через правильные интервалы, т.е. многие их свойства периодически повторяются. Формы соединений также повторяются.
Эти закономерности получили свое выражение в периодическом законе, который Д.И. Менделеев формулировал следующим образом:
Свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины атомных весов элементов.
Весь ряд элементов, расположенных в порядке возрастания атомных масс, Д.И. Менделеев разбивает на периоды, внутри которых свойства элементов изменяются последовательно (например, от щелочного металла до галогена). Размещая периоды так, чтобы выделить сходные элементы, Д.И.Менделеев создал периодическую систему химических элементов. При этом у ряда элементов были исправлены атомные массы, а для 29 еще не открытых элементов оставлены пустые места.
Периодический закон химических элементов был открыт 1 марта (17 февраля по ст. стилю) 1869г.
На основе периодического закона у некоторых элементов были исправлены атомные массы. Дмитрий Иванович Менделеев предсказал существование новых, не открытых еще в то время элементов, свойства трех из них: экаалюминия (галлия), экабора (скандия) и экасилиция (германия) ученый подробно описал.
Галлий открыл Лекок де Буабодран в 1875г. во Франции, скандий —
Л.Нильсон в 1879г. (Швеция) и германий _-_Кл. Винклер в 1886г. В Германии.
1.ФИЛОСОФИЯ, рационализм и материализм XXI века/ А.С. Карамзин, Г.Г.Бернацкий учебник для вузов, Москва-Минск 2006г. 558 стр.
2. Новейший справочник , составитель: Г.П. Шалаева, Москва : Филол.о-во СЛОВО , Изд-во Эксмо, 2005г.-784 стр.
3.Энциклопедия Физика. Глав. ред. В.А. Володин.- Москва: Аванта, 2000г.-448 стр.
4. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов.- М.: Культура и спорт, ЮНИТИ 1997. – 520с.
16