Междисциплинарные тенденции в развитии современного естествознания

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ УПРАВЛЕНИЯ

И СОЦИАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ 
 
 

Кафедра гуманитарных дисциплин 
 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА 

по дисциплине

«Концепции  современного естествознания»

студентки III курса группы 311-Д

дистанционного обучения

Специальность «Менеджмент» 
 
 
 
 
 

Тема: «Междисциплинарные тенденции в 

развитии  современного естествознания» 
 
 
 
 
 
 
 

Проверил

Преподаватель

проф. Слемнев М. А. 
 
 
 
 
 
 

МИНСК

2007 
 
 
 
 
 

Содержание:

1. Усиление интегративных тенденций в современной науке…………………3
2. Сближение идеалов естественнонаучного и социогуманитарного исследования………………………………………………………………………………..4
3. Новый взгляд на природу через призму системологии, кибернетики, синергетики……………………………………………………………………………..7
4. Достижения этологии, бионики, генной инженерии………………………10
5. Список использованных источников…………………………………………17

1. .Усиление интегративных тенденций в современной науке.

    Усиление  интегративной тенденции в развитии современного научного знания выражается кроме прочего в становлении, расширении смысла и уточнении общих научных категорий как наиболее обобщенных фундаментальных понятий, имеющих существенное значение для всех или многих отраслей науки. Их мировоззренческое и методологическое значение, как известно, трудно переоценить. Именно в них концентрированно и лаконично выражаются совокупные результаты познания единства мира, сущностных свойств и закономерных отношений его слагаемых.

    Речь  идет не только о тех предельно  общих категориях, которые традиционно  принято относить к философским. Не так давно стали все больше обращать внимание на общеинтегративный смысл и тех категорий, которые возникли не в лоне собственно философских абстракций, а в результате взаимосопряженного развития более или менее смежных отраслей специально-научного знания. К ним относятся, к примеру, такие категории, как структура и функция, упорядоченность и неупорядоченность (энтропия), система и элементы, модель и оригинал и т. д. Ряд из них в последние десятилетия предложено называть "общенаучными" или "межнаучными" в том смысле, что они распространились или распространяются во всех либо в нескольких отраслях науки. Если они ведут к образованию межпредметных связей и способствуют сближению различных отраслей знания, в том числе ранее разобщенных, такие категории называют также "межнаучными понятиями-интеграторами".

    Частными  проявлениями интегративной тенденции  в 19 - 20 столетиях стали:

    - в  области сближения науки и  религии: 

    1) появление внутри католической  конфессии Папской Академии наук (Ватикан) и сходных академий на почве других религий, конфессий и церквей;

    2) выдвижение идеи синтеза науки  и религии на пути построения  принципиально нового мировоззрения, частными случаями которого являются религия, наука, философия, искусство, эзотеризм;

    - в  области сближения науки с искусством, эзотеризмом следует отметить активное проникновение науки в искусство - появление новых научных понятий, методов, которые нашли успешное применение в искусстве и буквально преобразовали формы художественного выражения наших переживаний - это фотография, кино, телевидение, лазеры, информационные технологии, фракталы, когнитивная компьютерная графика и компьютерная музыка, стихосложение и многие другие - как в сфере искусств, основанных на зрении, так и в сфере искусств, базирующихся на слухе. Кроме того, активизировалось проникновение искусства и эзотеризма в науку, в частности, в виде попыток реанимации полузабытых альтернативных программ развития науки - например, оптики, герметизма, алхимии. Существуют и обратные попытки перенести типично художественные приемы в научное творчество - у Мориса Эшера, при использовании компьютеров в геометрии (в работе топологов с целью выработки интуиции, предчувствия свойств многомерных объектов) и т.п.

    Внутринаучной стала интегративная тенденция к сближению математики, естественных и гуманитарных наук. Происходит активный перенос естественнонаучных понятий и методов в историю, филологию, юриспруденцию, психологию, искусствознание (что было и сотни лет назад). Также и науки о человеке и обществе начали влиять на физику, биологию, технические дисциплины. Появились и новые "естественно-гуманитарные" направления, например, экология, также комплекс проблем, условно называемых "психо-физикой".

2. Сближение идеалов естественнонаучного и социогуманитарного исследования.

    К числу наиболее важных последствий  воздействия High-Tech на научный этос мы относим: сближение идеалов естественно-научного и социогуманитарного познания, слияние норм и ценностей науки, производства и бизнеса. Во времена индустриального общества, модерна и классической науки с присущей ей классической рациональностью, вечными законами и жесткой причинностью внутри научного сообщества сложился почти непреодолимый разрыв между «двумя культурами» – естественно-научным и гуманитарным знанием. Но во времена «пост» (постиндустриального общества, постнеклассической науки, культуры постмодерна) наметились способы преодоления этого разрыва. Мы полагаем, что именно High-Tech способствуют сближению идеалов естественно-научного и социально-гуманитарного познания. Это связано с тем, что High-Tech требуют для своего создания комплексного, межотраслевого и междисциплинарного знания, поэтому в последней четверти XX в. роль междисциплинарных исследований сильно возросла.

    Во-первых, высокие технологии взаимосвязаны междусобой и взаимообуславливают друг друга. Само появление High-Tech связано с революцией в вычислительной технике, приведшей к созданию компьютеров нового поколения и высоких информационных технологий. Без современных компьютеров появление нано- и биотехнологий было бы просто невозможно, так как для их создания необходимы сложные и многочисленные расчеты и создание многофакторных моделей. Благодаря достижениям в нанотехнологиях и вычислительной технике стали реальностью генетические исследования, приведшие к расшифровке генома живых существ и ставшие основой биотехнологий. А созданные на основе нанотехнологий новые материалы в свою очередь значительно увеличили возможности вычислительной техники. И это только несколько примеров.

    Во-вторых, применительно к созданию High-Tech речь идет не только о междисциплинарных естественно-научных и технических исследованиях, но и о вовлечении в них социогуманитарного знания. Например, развитие кибернетики и вычислительной техники уже в первые годы потребовало привлечения лингвистики для создания искусственных языков (машинных и алгоритмических языков программирования, позднее языков интерфейсов) и машинного перевода. Современные исследования в сфере машинного перевода и математической лингвистики (например, по созданию программ-переводчиков) требуют совместной работы лингвистов, специалистов по программному обеспечению, математиков, дизайнеров и др. В результате этих исследований возникли такие новые междисциплинарные отрасли науки, как компьютерная лингвистика, инженерная лингвистика, математическая лингвистика, количественная и статистическая лингвистика. Данные науки изучают различные аспекты взаимодействия человека с машинной средой (языки программирования и языки взаимодействия человека с компьютером) и технологии работы с текстовой информацией (создание и редактирование текстовых документов, распознавание текста и устной речи, проверка правописания, машинный перевод с одного языка на другой). В-третьих, принципиально новым явлением стало появление в конце XX в. высоких социогуманитарных технологий (High-Hume), которые также основаны на синтезе знаний из различных наук. High-Hume предназначены для воздействия на сознание людей (как индивидуальное, так и массовое). Изменению подвергается сам человек или социальные процессы. В качестве примера High-Hume можно назвать: политические технологии, PR-технологии, маркетинговые технологии, бизнес-технологии и др. В данном случае фундаментальное и прикладное социогуманитарное знание соединяется с возможностями информационно-телекоммуникационных технологий, но требуется привлечение и математических знаний. Предполагается, что в High-Hume могут быть задействованы и возможности биотехнологий (например, знание о генетической предрасположенности человека к совершению тех или иных поступков и целенаправленное воздействие на определенные гены). На протяжении XX в. ценностно-нейтральное исследование как идеал научного исследования

(в первую  очередь естественно-научного) постоянно  подвергался сомнению. Во ногом это связано с тем, что ученые не могли больше оставаться безразличными к использованию результатов своего труда. Наука и техника стали осознаваться одновременно как величайшая надежда для человеческого прогресса и как одна из наиболее серьезных угроз, с которыми сталкивается современный человек. Подобные изменения в научном этосе вызваны современными глобальными проблемами, инициированными длительным бесконтрольным использованием достижений науки и техники, которые поставили человечество на грань физического уничтожения. High-Tech еще больше обострили противоречия, связанные c использованием достижений

науки. Это происходит потому, что данные технологии в  буквальном смысле все больше «приближаются» к человеку, воздействуя на его  биосоциальную сущность и духовные основания, существенно меняя их. При этом важно то, что с появлением High-Tech начала размываться граница между человеком и машиной. Например, биотехнология в отличие от других областей биологии и медицины опирается не на внешние технологии (протезирование, инструментальная диагностика, хирургия), а на идею о том, что собственные процессы тела могут быть перепрограммированы на достижение нужных результатов. Но сегодня перепрограммировано может быть и сознание человека! Что уже демонстрируют на практике High-Hume, базирующиеся на высоких информационных технологиях. 

3. Новый взгляд на природу  через призму системологии, кибернетики, синергетики.

    Системология – совокупность методов и средств систематизации и формализации инженерных знаний с целью их дальнейшего моделирования на ЭВМ. Таким образом, системология является основой компьютеризации инженерных знаний, т.е. по существу является специальным разделом инженерии знаний. Примером системологических моделей являются семейство моделей Клира и интегративные модели. Системология использует методы системного подхода, системного анализа и общей теории систем и общей инженерии знаний.

    Применение  системного подхода  в различных сферах человеческой деятельности.

    Системный подход может быть рассмотрен как  методология проектирования, общая концептуальная основа, новый научный метод, метод анализа организаций, системное управление, метод, связанный с системным проектированием, исследованием операций, экономической оценкой и т. д., и как прикладная ОТС.

    Системный подход как методология проектирования.

    Руководящие работники самых различных областей жизнедеятельности испытывают большие трудности оттого, что вынуждены изучать все стороны интересующей их проблемы и из всех возможных точек зрения выбрать только одну. Принятые ими даже не очень значительные решения оказывают определенное влияние на одну или несколько систем, на их структуру, функционирование, а также каждый элемент в отдельности. Поскольку изменения в некоторых системах могут повлиять на ход развития других систем, то лицо, принимающее решение, должно учитывать такое влияние. Системный подход является общенаучной методологией, которая ориентирует в исследовании возникающих при этом вариантов, системы должны быть спроектированы с определенной целью, а не предоставлены самим себе.

    Системный подход как общая  концептуальная основа.

    Системы, взятые из самых различных областей, имеют много общих свойств. Одной  из задач системного подхода является нахождение подобных структур, свойств  и явлений, относящихся к системам из различных областей. Это позволяет “повысить уровень общности законов”, сфера действия которых ограниченна. Подобие в данном случае не совпадает с полной аналогией. Уровень общности может быть повышен, если использовать общие обозначения и общую терминологию аналогично тому, как системное мышление применяется к внешне не связанным друг с другом областям.

    Системный подход как научный  метод.

    Методы  научной парадигмы, с помощью  которых был достигнут большой  прогресс в физике, неприменимы к живым системам. Мир состоит из физических и живых систем. Эти два вида систем обладают множеством свойств, и соответствующие признаки этих систем настолько различны, что применение в обоих случаях одних и тех же методов приводит к серьезным недоразумениям и ошибкам. Научный метод, позволивший нам раскрыть физическую природу, должен быть дополнен другими методами, которые объяснили бы явления в живых системах. Системный подход и вызвавшая его появление ОТС стимулируют развитие системной парадигмы  - метода, который имеет дело с такими процессами, как жизнь, смерть, рождение, развитие, адаптация, познание, причинность и взаимодействие. Этот метод мышления, который применим в таких областях, как биология и бихевиористская психология, создается с помощью системного подхода. Последний нуждается в качественно новом рациональном мышлении, которое дополнит парадигму традиционного научного метода и приведет к созданию новых подходов к измерению, объяснению, доказательству и проверке. Кроме того, системный подход обеспечит нас новыми способами решения проблем для случаев, когда мы имеем дело с так называемыми неустойчивыми понятиями, такими, как ценности, суждения, убеждения и чувства.

    Системный подход как метод  анализа организаций.

    Системный подход используется при исследовании организаций, т. е. систем, которые обладают определенной целью и созданы человеком для удовлетворения его потребностей. Системный подход дает возможность соединить анализ системы с позиций бихевиоризма и механики и рассматривать организацию как единое целое с целью достижения наибольшей эффективности всей системы, несмотря на наличие у ее компонентов противоречивых стремлений.

    Кибернетика. Большинство людей, не связанных с наукой имеют отдаленное и понятийное представление об этой науке. Что же это за наука? Чем она занимается, что изучает? На эти вопросы мы постараемся дать ответы. Ведь кибернетика дает много интересных и необходимых знаний.

    Название "кибернетика" происходит от греческого "кюбернетес", что первоначально означало "рулевой", "кормчий", но впоследствии стало обозначать и "правитель над людьми".

    До  недавнего времени основной наукой в нашей стране являлась физика. Но начиная с 50-х годов прошлого века, наряду с физикой, химией и  другими естественно-научными дисциплинами, огромное влияние на развитие науки и жизни стала вносить молодая и стремительно развивающаяся наука кибернетика. Эта наука возникла на стыке множества дисциплин, таких, как математика, логика, биология и социология. 

    Стремительное развитие радиоэлектроники дало толчок к развитие этой науки. Появилась необходимость создание сложных машин, которые бы освободили человека от необходимости следить за производственным процессом и управлять им. В результате появился новый класс машин - управляющие машины, способные выполнять достаточно сложные задачи по автоматизации и управления производственными процессами, будь то движение транспорта или производство шампуня на заводе. Создание таких машин приводит к тому, что теперь не нужно усовершенствовать отдельные станки, а позволяет улучшить всё производство в целом.  
Если сказать проще, то кибернетика это наука об управлении в биологических и социальных системах.

    Существует  большое количество различных определений  понятия "кибернетика", однако все они в конечном счете сводятся к тому, что кибернетика - это наука, изучающая общие закономерности строения сложных систем управления и протекания в них процессов управления. А так как любые процессы управления связаны с принятием решений на основе получаемой информации, то кибернетику часто определяют еще и как науку об общих законах получения, хранения, передачи и преобразования информации в сложных управляющих системах.

    Синергетика (греч. "синергетикос" - совместный, согласованно действующий) - наука, целью которой является выявление, исследование общих закономерностей в процессах образования, устойчивости и разрушения упорядоченных временных и пространственных структур в сложных неравноценных системах различной природы (физических, химических, биологических, экологических и др.). Термин "синергетика" буквально означает "теория совместного действия". Синергетика являет собой новый этап изучения сложных систем, продолжающий и дополняющий кибернетику и общую теорию систем. Если кибернетика занимается проблемой поддержания устойчивости путем использования отрицательной обратной связи, а общая теория систем - принципами их организации (дискретностью, иерархичностью и т. п.), то синергетика фиксирует свое внимание на неравновесности, нестабильности как естественном состоянии открытых нелинейных систем, на множественности и неоднозначности путей их эволюции. Синергетика исследует типы поведения таких систем, то есть нестационарные структуры, которые возникают в них под действием внешних воздействий или из-за внутренних факторов (флуктуации).

    Синергетика исследует организационный момент, эффект взаимодействия больших систем. Возникновение организационного поведения может быт обусловлено внешними воздействиями (вынужденная организация) или может быть результатом развития собственной (внутренней) неустойчивости системы в системе (самоорганизация). 

4. Достижения  этологии, бионики, генной инженерии.

    Бионика – синтез биологии и техники. Датой рождения бионики принято считать 13 сентября 1960 г. – день открытия в США Международного симпозиума «Живые прототипы искусственных систем – ключ к новой технике». Однако в действительности основные концепции бионики сложились задолго до этого, а симпозиум лишь ознаменовал начало широкого международного сотрудничества в этой области. Доисторический человек, наблюдая за окружающей природой, извлекал из нее некоторые уроки, помогавшие ему создавать полезные устройства. В известном смысле такой подход можно назвать бионикой. В какой-то степени элементы бионики вложены в изобретение колеса, ножа и других инструментов. Арабские врачи задумались об использовании хрусталя или стекла для увеличения изображения подобно тому, как это происходит в хрусталике глаза. Русский ученый Н.Е. Жуковский разработал методику расчета подъемной силы крыла самолета на основе изучения полета птиц. После того как бионика получила официальное признание как самостоятельная область знаний, ее позиции существенно укрепились, а область исследований расширилась. Потребителями и партнерами бионики становятся самолето- и кораблестроение, космонавтика, машиностроение, радиоэлектроника, навигационное приборостроение, инструментальная метеорология, архитектура и т.д. Рассмотрим некоторые конкретные достижения бионики, уже реализованные в практических целях.

    1. Снегоходная машина, имитирующая  принцип передвижения пингвинов  по рыхлому снегу, была разработана в Горьковском политехническом институте под руководством А.Ф. Николаева. Пингвины передвигаются по снегу, отталкиваясь ластами, подобно лыжникам, использующим для этой цели палки. Основанная на этом принципе снегоходная машина «Пингвин», лежа на снегу широким днищем, способна двигаться со скоростью до 50 км/ч. В подобных машинах нуждаются исследователи Арктики и Антарктиды, а также жители наших северных регионов – охотники, оленеводы и т.д. Здесь тягачи, тракторы и снегоходы при своем движении по снегу образуют глубокую колею, буксуют и увязают. Подобные машины могут использоваться и на мелководных озерах, где обычные плавсредства чаще всего не могут применяться.

    2. Судостроители во всем мире  давно уже обратили внимание  на грушеобразную форму головы кита, более приспособленную к перемещению в воде, нежели ножеобразные носы современных судов. Японский ученый Тако Инуи учел это при создании модели пассажирского парохода «Куренаи Маару». По сравнению с обычными судами китообразный пароход оказался более экономичным. При уменьшении мощности двигателей на 25% он сохранил прежнюю скорость и грузоподъемность. Американская подводная лодка «Скипджек», корпус которой по форме напоминает тунца, имеет более высокую скорость, повышенную маневренность по сравнению с другими подводными судами.

    3. В 1960 г. немецкий инженер М.Крамер изобрел мягкие оболочки «ламинфло» из двух и трех слоев резины толщиной 2,3 мм. При этом гладкий наружный слой имитировал эпидермис кожи дельфинов, эластичный средний с гибкими стержнями и демпфирующей жидкостью был аналогичен дерме с коллагенами и жиром, а нижний выполнял функции опорной пластины. Демпфирующая жидкость, перемещаясь между стерженьками, гасила вихри в слое воды ближайшем к корпусу модели. При этом торможение снижалось наполовину, скорость увеличивалась вдвое. А затем подтвердилась возможность снижать сопротивление воды на 40–60%. Р.Пелт (США), выстлав внутреннюю поверхность трубы имитатором дельфиньей кожи (уретановая смола на полиэфирной основе), получил снижение потерь давления при перемещении жидкости на 35%. Тем самым возникла реальная возможность экономично перекачивать на сотни тысяч километров по трубам воду, сжиженные горючие газы, спирт, патоку, жидкие удобрения, гранулы (в виде смеси с водой в соотношении 1:1), кормовую пасту, помидоры и другие овощи, даже живую рыбу.

    4. В движителе, основанном на принципе движения кальмара, вода засасывается в камеру, а затем выбрасывается через сопло. Судно при этом движется в противоположном направлении. Движитель кальмара очень экономичен. Кальмары развивают скорость до 70 км/ч. По предположениям ученых они могут двигаться со скоростью вдвое большей. Стартуя из глубины в воздух они пролетают над волнами более 50 м на высоте 7–10 м. В воде они совершают стремительные повороты в горизонтальных и вертикальных плоскостях. Все это открывает перед кораблестроителями новые многообещающие перспективы.

    Этология — это наука о поведении живых организмов в их естественной среде обитания, в понятие которой включается не только физическая среда, но и социальные взаимодействия. Этологическое учение рассматривает также роль естественного отбора в формировании поведения животных. Оно основано на имплицитном допущении, что поведение в значительной степени определяется генотипами, которые, в свою очередь, являются продуктом эволюционной истории вида. С ним связано еще одно допущение, а именно: отбор по генотипу происходил под влиянием последствий естественно появляющихся форм поведения. Поскольку именно такое поведение составляет основной предмет изучения в этологии, этологи почти не проявляют интереса к традиционным концепциям учения или менталистским понятиям. 

    Современные достижения этологии. Важным изменением в этологической теории стало растущее признание роли научения в поведении животных, включая его влияние на фиксированные последовательности действий. В качестве одного из примеров можно назв. импринтинг, который первоначально рассматривался как врожденная реакция следования в ответ на специфический разрешающий стимул. Последующие исследования предоставили обильные доказательства того, что в основе приобретения импринтинга лежат простые и быстро образующиеся условные связи. И хотя специфическая фиксированная последовательность действий изначально может вызываться специфическим разрешающим стимулом, перцептивное научение начинает происходить немедленно. Следовательно, эта последовательность становятся обусловленной конфигурацией стимула, действующего как релизор. Еще одно важное преобразование этологии связано с сужением границ теоретических объяснений и категорий изучаемого поведения. Раньше теоретизирование носило широкий характер, охватывая крупные категории естественно возникающих форм поведения, хотя исследование часто ограничивалось наблюдением за животными в естественных условиях, практически без экспериментального вмешательства. В более поздних этологических исследованиях акцент переместился на доскональный экспериментальный анализ конкретного поведения. Выделилась в самостоятельную область молекулярная этология, изучающая механизмы влияния единичного гена на поведение. Социобиология — еще один подход к поведению животных, возникший в недрах классической этологии. Одно из основных допущений социобиологии заключается в том, что единицами естественного отбора являются отдельные гены, а не виды. Второе допущение состоит в том, что генотип коррелирует с разными типами поведения, включая некоторые формы высокоорганизованного социального поведения. Родственный отбор, основанный на поведении, — важное понятие в социобиологии. Это такая разновидность естественного отбора, которая имеет место, когда:

    а) поведение коррелирует с генотипом;

    б) поведение увеличивает вероятность  воспроизведения особей с тем  же генотипом, хотя само это поведение может снижать вероятность произведения потомства у демонстрирующего его животного.

    Примером  такого поведения может служить  крик тревоги у сусликов. Издавая  этот крик, конкретное животное становится более уязвимым для хищников, одновременно делая менее уязвимыми своих находящихся поблизости сородичей. Социобиологам удалось предсказать ряд феноменов поведения животных, особенно в области поведения общественных насекомых.

    За  последние 10—15 лет были созданы  принципиально новые методы манипулирования с нуклеиновыми кислотами, на основе которых зародился и бурно развивается новый раздел молекулярной биологии и генетики — генная инженерия. Принципиальное отличие генной инженерии от использовавшихся ранее традиционных приемов изменения состоит в том, что она дает возможность конструировать функционально активные генетические структуры in vitro в форме рекомбинантных ДНК. Понятия «генная» и «генетическая» инженерия часто употребляют как синонимы, хотя последнее является более широким и включает манипулирование не только с отдельными генами, но и с более крупными частями генома. Работа по переделке генотипа животных или растений с помощью скрещиваний, ограничена пределами вида, либо близких в видовом отношении форм. Напротив, генная инженерия стирает межвидовые барьеры, обеспечивая возможность создания организмов с новыми, в том числе и не встречающимися в природе, комбинациями наследственных свойств. Генная инженерия представляет собой совокупность методов, позволяющих не только получать рекомбинантные ДНК из фрагментов геномов разных организмов, но и вводить такие рекомбинантные молекулы в клетку, создавая условия для экспрессии в ней введенных, часто совершенно чужеродных генов.  

    Генная  инженерия открыла путь для производства продуктов белковой природы путем введения в клетки микроорганизмов искусственно синтезированных кодирующих их генов, где они могут экспрессироваться в составе гибридных молекул. Первой удачной попыткой такого рода стала работа К. Итакуры и Г. Бойера с соавторами (1977) по экспрессии E. coli химически синтезированного гена, кодирующего гормон млекопитающих — соматостатин. Ген соматостатина был получен на основе сведений о первичном строении этого пептидного гормона, состоящего всего из 14 аминокислот. Использованный в этой работе подход оказался весьма перспективным для получения и многих других пептидных гормонов. В различных лабораториях в СССР и за рубежом были созданы штаммы Е. coli, синтезирующие в составе гибридных белков гормон роста человека (соматотропин), пептидные гормоны — брадикинин и ангиотензин, нейропептид лей-энкефалин и др.