Основные концепции современного естествознания

Факультет: Экономический

Кафедра: Общих гуманитарных, социально-экономических и естественнонаучных           дисциплин

Контрольная работа

по дисциплине: «Концепции современного естествознания»

Тема:  Основные концепции современного естествознания

Пермь 2011г.

Содержание:

Введение                                                                                                                               3

1. Наука естествознание. Предмет и цели естествознания.                                             3
2. Естественные науки. Классификация.                                                                          5
3. Самоорганизация систем как переход от беспорядка к порядку. Синергетика      7

Заключение                                                                                                                         10

Список использованной литературы                                                                                10

Введение.

В наше время стало модой  говорить о законах природы и  общества. Применительно к природе  это, строго говоря, неверно. Природа  не знает законов. Это мы придумываем  их, пытаясь хотя бы как-то систематизировать  происходящее. Термин “закон природы” следует понимать в том смысле, что природные явления повторяемы и, следовательно, предсказуемы. Как  бы-то ни было, повторяемость природных  явлений дает возможность науке  формулировать законы, которые принято  называть законами природы. В их исследовании человечество руководствуется некоторыми чрезвычайно общими принципами, облегчающими процесс изучения природных явлений.

Если попытаться, хотя бы в самом общем виде, представить  себе историю мысленного овладения  миром, то в ней обнаруживаются, "переплетаются" три линии, три направления, образующие единство цивилизационного процесса: действие, знание, понимание. Они не только взаимодействуют - они дополняют, взаимно инициируют друг друга. Так, в предельно сжатой и упрощенной форме можно определить суть именно человеческого существования - овладение миром в процессе деятельностного, познавательного, осмысленного существования в нем.

1. Естествознание как единая наука о природе. Предмет и цели естествознания.

Осваивая природу, человек  обобщает, сохраняет в знании прежний  опыт, осмысливает достигнутое, прорывается в новые сферы неведомого, реализуя на новом уровне бесконечной спирали свои возможности созидания, творения нового, преобразуемого трудом, разумом и творческим осмыслением природы.

Представления о свойствах  и особенностях окружающей нас природы  возникают на основе тех знаний, которые в каждый исторический период дают нам разные науки, изучающие  различные процессы и явления  природы.

Поскольку природа представляет собой нечто единое и целое, постольку  и знания о ней должны иметь  целостный характер, т.е. представлять собой определенную систему. Такую  систему научных знаний о природе  издавна называют естествознанием. Раньше в естествознание входили  все сравнительно немногочисленные знания, которые были известны о  природе, но уже с эпохи Возрождения  возникают и обособляются отдельные  его отрасли и дисциплины, начинается процесс дифференциации научного знания. Ясно, что не все эти знания являются одинаково важными для понимания природы.

Чтобы подчеркнуть фундаментальный  характер основных и важнейших знаний о природе, ученые ввели понятие  научной картины мира, под которой  понимают систему важнейших принципов  и законов, лежащих в основе окружающего  нас мира. Сам термин "картина  мира" указывает, что речь идет здесь  не о части или фрагменте знания, а о целостной системе. Как  правило, в формировании такой картины  наиболее важное значение приобретают концепции и теории, наиболее развитых в определенный исторический период отраслей естествознания, которые выдвигаются в качестве его лидеров. Не подлежит сомнению, что лидирующие науки накладывают свою печать на представления и научное мировоззрение ученых соответствующей эпохи. Но это отнюдь не означает, что другие науки не участвуют в формировании картины природы. В действительности она возникает как результат синтеза фундаментальных открытий и результатов исследования всех отраслей и дисциплин естествознания.

Существующая картина  природы, рисуемая естествознанием, в  свою очередь оказывает воздействие  на другие отрасли науки, в том  числе и социально-гуманитарные. Такое воздействие выражается в  распространении концепций, стандартов и критериев научности естествознания на другие отрасли научного познания. Обычно именно концепции и методы наук о природе и научная картина  мира в целом в значительной степени  определяют научный климат эпохи. В  теснейшем взаимодействии с развитием  наук о природе начиная с XVI в. развивалась математика, которая  создала для естествознания такие  мощные математические методы, как  дифференциальное и интегральное исчисления.

Однако, без учета результатов исследования экономических, социальных и гуманитарных наук наши знания о мире в целом будут заведомо неполными и ограниченными. Поэтому следует различать научную картину мира, которая формируется из достижений и результатов познания наук о природе, и картину мира в целом, в которую в качестве необходимого дополнения входят важнейшие концепции и принципы общественных наук.

Курс "Концепции современного естествознания" аккумулирует историю  науки, теоретические, общеначальные и философские аспекты прогресса естественных наук, объяснение и оценку их роли в решении современных технических и, в определенной мере, социальных проблем.

В рамках дисциплины "Концепции  современного естествознания" рассматривается  научная картина природы такой, какой 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. Такие представления вначале выступали в форме мифов и передавались от одного поколения к другому. Согласно древнейшим мифам, весь видимый упорядоченный и организованный мир, который в античности назывался космосом, произошел из дезорганизованного мира, или неупорядоченного хаоса.

По философскому словарю: «естествознание - наука о природе; совокупность естественных наук, взятая как целое; одна из трех основных областей человеческого знании (наряду с науками об обществе и мышлении). Естествознание - теоретическая основа промышленной и сельскохозяйственной техники и медицины; естественнонаучный фундамент философского материализма и диалектического понимания природы. Предмет естествознание - различные виды материи и формы их движения, проявляющиеся в природе, их связи и закономерности…».

2. Естественные  науки: классификация, субординация, интеграция и дифференциация

По предмету и методу познания можно выделить науки о природе - естествознание, и обществе - обществознание (гуманитарные, социальные науки), о  познание, мышлении (логика, гносеология  и др.). Отдельную группу составляют технические науки. В свою очередь  каждая группа наук может быть подвергнута  более подробному членению. Естественные науки, получившие свое право на существование  с 18 в., - это совокупность всех наук, занимающихся исследованием природы. Главные сферы естественных наук - материя, жизнь, человек, Земля, Вселенная - позволили сгруппировать их следующим  образом:

- физика, химия, физическая  химия;

- биология, ботаника, зоология;

-анатомия, физиология, учение  о происхождении и развитии, учение  о наследственности;

- геология, минералогия,  палеонтология, метеорология, география;

- астрономия вместе с  астрофизикой и астрохимией.

В естествознании первыми фундаментальными науками, столкнувшимися с необходимостью учитывать особенности исторически развивающихся систем были биология, астрономия и науки о Земле. В них сформировались картины реальности, включающие идею историзма и представления об уникальных развивающихся объектах (биосфера, Метагалактика, земля как система взаимодействия геологических, биологических и техногенных процессов). В последние десятилетия на этот путь вступила физика. Представление об исторической эволюции физических объектов постепенно входит в картину физической реальности, с одной стороны, через развитие современной космологии (идея "Большого взрыва" и становления различных видов физических объектов в процессе исторического развития Метагалактики), а с другой - благодаря разработке идей термодинамики неравновесных процессов и синергетики. Именно идеи эволюции и историзма становятся основой того синтеза картин реальности, вырабатываемых в фундаментальных науках, которые сплавляют их в целостную картину исторического развития природы и человека и делают лишь относительно самостоятельными фрагментами общенаучной картины мира, пронизанной идеями глобального эволюционизма.

Внимательно рассмотрим какую-нибудь естественную науку, скажем физику. Что  изучает физика? Ответ кажется  тривиальным. Наука физика изучает  природу. Или точнее, некоторые аспекты  природы (в отличие, например, от химии). Ну, а что изучают физики? Казалось бы, какая разница? Но тут есть тонкое различие. Физики вовсе не изучают  природу непосредственно, они не занимаются явлениями природы, как  таковыми. Физик-экспериментатор, ставя  эксперимент, смотрит на движение каких-то стрелок, изучает фотографии треков каких-то частиц, и тому подобное. Физик-теоретик что-то пишет на бумаге, делает какие-то вычисления, приходит к каким-то выводам  о результатах тех или иных экспериментов. Вот непосредственно  чем занимаются физики.

    Ну, а какое  имеет отношение к природе  их деятельность? Очень простое.  Прежде чем ставить эксперимент  или производить какие-то вычисления, человек создает в своем уме  некую модель тех явлений, которые  он хочет изучить, исследовать.  Анализируя модель, физик делает  вывод, каким должен быть результат  эксперимента. Он ожидает, что  если собрать такой-то прибор, то стрелки будут показывать  то-то и то-то. Он собирает такой  прибор, ставит эксперимент и  убеждается, что стрелки ведут  себя нужным образом. Он с  удовлетворением говорит, что  его модель достаточно точно  отражает исследуемое явление.

Математика, по мнению ряда натурфилософов, не относится к естественным наукам, но является решающим инструментом их мышления (по Пифагору - это число).

Дифференциация научного знания была необходимым этапом в  развитии науки. Частные науки классифицировались с точки зрения их предмета или  метода.

При условии, если окружающий нас мир един и образует единое и целостное образование, то и  знание о нем имеет фундаментальное  единство. И хотя наука разделена  на дисциплины, но существуют фундаментальные  законы, отображающие единство и целостность  природы, законы, составляющие фундаментальное  единство естественных наук.

Воплощением единства всех форм знаний о мире представляет собой  научный метод, которым пользуются все естественные науки. Тот факт, что познание в естественных науках в целом совершается по некоторым  общим принципам, правилам и способам деятельности, свидетельствуют, с одной  стороны об общем, едином источнике  их познания, с другой стороны, - о  взаимосвязи и единстве этих наук.

Единство естественных наук подтверждает и междисциплинарные  методы исследования, например системный  метод. Хотя, системы, встречающиеся  в природе, имеют разное строение и разные признаки, но все они  самоорганизующиеся системы, и нельзя противопоставлять живые и неживые  системы, новые результаты проливают  свет на проблему возникновения жизни.

Чтобы подчеркнуть  фундаментальный характер единства всех важнейших знаний естественных наук о природе, ученые ввели понятие  естественнонаучной картины мира, под  которой понимают систему важнейших  принципов и законов, лежащих  в основе окружающего нас мира.

3. Самоорганизация систем как переход от беспорядка к порядку. Синергетика

После открытия самоорганизации  в простейших системах неорганической природы стало ясным, что весь окружающий нас мир и Вселенная  представляют собой совокупность разнообразных  самоорганизующихся процессов, которые  служат основой любой эволюции.

Современная наука процесс  самоорганизации систем определяет следующим образом. Система должна быть открытой, потому что закрытая изолированная система в соответствии со вторым законом термодинамики в конечном итоге должна придти в состояние, характеризуемое максимальным беспорядком или дезорганизацией.

Открытая система должна находиться достаточно далеко от точки  термодинамического равновесия. Если система находится в точке  равновесия, то она обладает максимальной энтропией и потому не способна к  какой-либо организации: в этом положении  достигается максимум её самодезорганизации. Если же система расположена вблизи или недалеко от точки равновесия, то со временем она приблизится к ней и, в конце концов, придёт в состояние полной дезорганизации.

Если упорядочивающим  принципом для изолированных  систем является эволюция в сторону  увеличения их энтропии или усиления их беспорядка (принцип Больцмана), то фундаментальным принципом самоорганизации  служит, напротив, возникновение и  усиление порядка через флуктуации. Такие флуктуации, или случайные  отклонения системы от некоторого среднего положения, в самом начале подавляются  и ликвидируются системой. Однако в открытых системах благодаря усилению неравновесия эти отклонения со временем возрастают и в конце концов приводят к «расшатыванию» прежнего порядка и возникновению нового. Этот процесс обычно характеризуют как принцип организования порядка через флуктуации. Поскольку флуктуации носят случайный характер (а именно с них начинается возникновение нового порядка и структуры) то становится ясным, что появление нового в мире всегда связано с действием случайных факторов.

В отличие от принципа отрицательной  обратной связи, на котором основывается управление и сохранение динамического  равновесия систем, возникновение самоорганизации  опирается на диаметрально противоположный  принцип - положительную обратную связь, согласно которому изменения, появляющиеся в системе, не устраняются, а напротив накапливаются и усиливаются, что  и приводит в конце концов к возникновению нового порядка и структуры.

Процессы самоорганизации, как и переходы от одних структур к другим, сопровождаются нарушением симметрии. Мы уже видели, что при  описании необратимых процессов  пришлось отказаться от симметрии времени, характерной для обратимых процессов  в механике. Процессы самоорганизации, связанные с необратимыми изменениями, приводят к разрушению старых и возникновению  новых структур.

Самоорганизация может начаться лишь в системах обладающих достаточным  количеством взаимодействующих  между собой элементов и, следовательно, имеющих некоторые критические  размеры. В противном случае эффекты  от синергетического взаимодействия будут  недостаточны для появления кооперативного (коллективного) поведения элементов  системы и тем самым возникновения  самоорганизации.

Перечисленные выше условия безусловно являются необходимыми для возникновения самоорганизации в различных природных системах. Но, конечно же, недостаточными. Так, в химических и биологических самоорганизующихся системах важная роль отводится факторам ускорения химических реакций (процессы катализа).

Синергетика - современная  теория самоорганизующихся систем, основанная на принципах целостности мира, общности закономерностей развития всех уровней  материальной и духовной организации; нелинейности (многовариантности, альтернативности) и необратимости, глубинной взаимосвязи хаоса и порядка, случайности и необходимости.

Главная идея синергетики (предметом  коей являются самоорганизующиеся системы) - это идея о принципиальной возможности  спонтанного возникновения порядка  и организации из беспорядка и  хаоса в результате процесса самоорганизации. Решающим фактором самоорганизации  является образование петли положительной  обратной связи системы и среды. При этом система начинает самоорганизовываться и противостоит тенденции её разрушения средой. Например, в химии такое явление называют автокатализом. В неорганической химии автокаталитические реакции довольно редки, но, как показали исследования последних десятилетий в области молекулярной биологии, петли положительной обратной связи (вместе с другими связями - взаимный катализ, отрицательная обратная связь и др.) составляют саму основу жизни.

Становление самоорганизации  во многом определяется характером взаимодействия случайных и необходимых факторов системы и её среды. Система самоорганизуется не гладко и просто, не неизбежно. Самоорганизация переживает и переломные моменты - точки бифуркации. Вблизи точек бифуркации в системах наблюдаются значительные флуктуации, роль случайных факторов резко возрастает.

В переломный момент самоорганизации  принципиально неизвестно, в каком  направлении будет происходить  дальнейшее развитие: станет ли состояние  системы хаотическим или она  перейдёт на новый, более высокий  уровень упорядоченности и организации (фазовые переходы и диссипативные  структуры - лазерные пучки, неустойчивости плазмы, флаттер, химические волны, структуры  в жидкостях и др.). В точке  бифуркации система как бы «колеблется» перед выбором того или иного  пути организации, пути развития. В  таком состоянии небольшая флуктуация (момент случайности) может послужить  началом эволюции (организации) системы  в некотором определённом (и часто  неожиданном или просто маловероятном) направлении, одновременно отсекая  при этом возможности развития в  других направлениях.

Как выясняется, переход  от Хаоса к Порядку вполне поддаётся  математическому моделированию. И  более того, в природе существует не так уж много универсальных  моделей такого перехода. Качественные переходы в самых различных сферах действительности (в природе и  обществе - его истории, экономике, демографических  процессах, духовной культуре и др.) подчиняются подчас одному и тому же математическому сценарию.

Синергетика убедительно  показывает, что даже в неорганической природе существуют классы систем, способных к самоорганизации. История  развития природы - это история образования  всё более и сложных нелинейных систем. Такие системы и обеспечивают всеобщую эволюцию природы на всех уровнях её организации - от низших и простейших к высшим и сложнейшим (человек, общество, культура).

Заключение.

Все радикальные сдвиги в  представлениях о мире и процедурах его исследования сопровождались формированием  новых философских оснований  науки. Идея исторической изменчивости научного знания, относительной истинности вырабатываемых в науке онтологических принципов соединялась с новыми представлениями об активности субъекта познания. Он рассматривался уже не как дистанцированный от изучаемого мира, а как находящийся внутри него, детерминированный им. Возникает понимание того обстоятельства, что ответы природы на наши вопросы определяются не только устройством самой природы, но и способом нашей постановки вопросов, который зависит от исторического развития средств и методов познавательной деятельности. На этой основе вырастало новое понимание категорий истины, объективности, факта, теории, объяснения и т.п. Радикально видоизменялась и "онтологическая подсистема" философских оснований науки.

Когда современная наука  на переднем крае своего поиска поставила  в центр исследований уникальные, исторически развивающиеся системы, в которые в качестве особого  компонента включен сам человек, то требование экспликации ценностей  в этой ситуации не только не противоречит традиционной установке на получение  объективно-истинных знаний о мире, но и выступает предпосылкой реализации этой установки. Есть все основания полагать, что по мере развития современной науки эти процессы будут усиливаться.

    Техногенная цивилизация  ныне вступает в полосу особого  типа прогресса, когда гуманистические  ориентиры становятся исходными  в определении стратегий научного  поиска.

Список использованной литературы.

1. Ахлибенский Б.В., Храленко Н.И. Основные концепции современного естествознания. Учебное пособие.- М., 2000.

2. Карпенков С.Х. Основные концепции естествознания. Учебное пособие для вузов.- М., 1998

3. Канке В.А. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов. - М.: Логос, 2001.

4. Аруцев А. А., Ермолаев Б. В., Кутателадзе И. О., Слуцкий М. С. Учебное пособие. Концепция современного естествознания. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://nrc.edu.ru/est/pos/index.html