Естествознание как наука. 3

Министерство образования и  науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное  образовательное учреждение высшего  профессионального образования

 

"Нижегородский государственный  архитектурно-строительный университет"

 

Институт экономики, управления и права

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат

 

По дисциплине Концепция современного естествознания:

 

«Естествознание как наука».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:        студент  В.Н. Гусев

гр.№ПМ234/1

 

Проверил:      доцент,  Афанасьева И.М. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г. Нижний Новгород

2013 г.

 

Содержание.

 

1. Естественно научная и гуманитарная наука.

Естествозна́ние — область науки, изучающая совокупность естественных наук, взятых как целое.

Естествознание появилось более 3000 лет назад. Тогда не было разделения на физику, биологию, географию. Науками  занимались философы. С развитием  торговли и мореплавания началось развитие географии, а с развитием техники — развитие физики, химии.

Человек существует в природе. Способ существования – деятельность.

Многие естественнонаучные законы и принципы справедливы и в  общественных науках. Например, принцип  обратной связи, самоорганизация и т.д.

Три способа познания: аналитический  – наука, художественный, чувственный, порой иррациональный – искусство, реконструктивно-пророческий, по большей  части иррациональный – религия.

2. Научный метод.

Метод (от гр. Methodos – путь к чему-либо, способ)- совокупность приемов и операций практического и теоретического освоения действительности.

Область знания, которая специально занимается изучением методов –  методология. гр. Logos – учение ).

Наблюдение – метод получения  первичных знаний; научное наблюдение характеризуют целенаправленность, планомерность, активность.

Эксперимент – контролируемое воздействие  на исследуемый объект. Характеризуется  воспроизводимостью.

Измерение – получение количественных закономерностей.

Абстрагирование – переход от чувственно-конкретного к абстрактному, отвлечение от каких-либо менее существенных сторон объекта – идеализация (материальная точка, идеальный газ и т.д. )

Мысленный эксперимент – оперирование идеальными образами (Галилей).

Формализация – особый подход, использующий специальную символику – формализованные искусственные языки; характерна моносемичность – однозначность терминов – но разная для разных наук.

3. История естествознания.

1 этап Натурфилосо́фия (VI – IV в.в. до нашей эры (н.э.) – до XIII – XV в.в. н.э.) – на этой стадии сформировались общие представления об окружающем мире, как о чем-то целом. Отличительной чертой этой стадии являлось господство методов наблюдения, а не эксперимента, догадок, а не точно воспроизводимых выводов.

Естествознание эпохи античности

1) Теокосмогонические мифы –  высшая форма мифотворчества, которая  содержит зародыши научного знания. Гесиод «Теогония»: первичное состояние  мира – Хаос усложнение и  организация мира от Хаоса  к Космосу представление о  периодической гибели Космоса и переход к Хаосу и вновь возрождение Космоса.

2) Естествознание начинается с  вопроса: из чего состоит все?  Субстанция мира – единое основание  многообразия вещей.

3) Европейская наука началась  с Милетской школы (VI в до н.э.) – Фалес (субстанция - вода), Анаксимандр (апейрон – некое вечное беспредельное, безграничное, бесконечное начало), Анаксимен (воздух ).

4) Гераклит из Эфеса (огонь  – самое изменчивое и подвижное  вещество).

5) Пифагорейский союз VI – IV вв до н.э. («Все есть число»). Математика как средство познания мира.

6) Элейская школа - основал Ксенофан. Известны Парменид (два пути познания: путь истины и путь мнения), Зенон (субстанция – бытие  как таковое). Апории Зенона.

7) Софисты (платные учителя риторики, логики, философии) – могли доказать что угодно. Не верили в познаваемость мира. Например, Георгий: «Ничего не существует, если бы и существовало, то было бы непознаваемо; если бы и было познаваемо, то не было бы передаваемо другим».

8) Аристотель – первый исследователь  природы (лучший ученик Платона - «Платон мне друг, но истина дороже», учитель Александра Македонского).

Основал Ликей – философскую  школу.

Идеи не могут существовать отдельно от вещи (противоположно Платону).

Мир состоит из вещей. Каждая вещь – соединение материи и формы. Чтобы стать вещью, материя должна принять форму.

1) мир делится на надлунный (идеальный, где возможно движение только по окружности) и подлунный. Основной закон механики Аристотеля: в подлунном мире v ~ F (скорость пропорциональная силе). Объяснение – теория импетуса (Филопон) – «движущая сила» у каждого движущегося тела.

2) движение – естественное (легкое – вверх, тяжелое – вниз) и насильственное.

3) каждый организм = реализация определенной формы. Животные – кровяные, бескровные (беспозвоночные), между животными и растениями - губки, медузы.

4) Геоцентризм (Земля в центре мира) – Птолемей создал теоретическую базу. Теория эпициклов для объяснения некругового вращения планет.

Основоположники атомизма– Демокрит и Эпикур в Греции, Тит Лукреций Кар – в Древнем Риме.

Развитие математики – Пифагор (ввел понятие иррациональности), Евклид метод аксиом, основатель геометрии  Евклида. Архимед (определил значение числа ? ,положил начало гидростатике, создал множество механических приспособлений, один из последних представителей античного естествознания)

В античной науке познавательный элемент  был больше, чем ценностный ( П  › ц ).

2 этап - Схоластика

В Европе - усиление влияния Церкви. Философия – «служанка» богословия. Бог – высшая ценность.

Упадок европейской науки до XIII вв. На Востоке – прогресс науки. На арабский язык были переведены основные труды древнегреческих ученых – в VIII-IX вв. Мухаммад аль–Баттани (астрономические таблицы), Ибн - Юнас (тригонометрия, лунные и солнечные затмения),Ибн аль-Хайсам (оптика), Ибн-Рушд (виднейший философ и естествоиспытатель, считавший своим учителем Аристотеля).

В XIII в начался подъем европейской науки. Оксфордский университет.

3 этап Аналитический - Для нее характерно глубокое исследование отдельных явлений, активное использование эксперимента. Возникла огромная армия исследователей - путешественников, мореплавателей, астрономов, алхимиков и др., накопивших большой экспериментальный материал и положивших начало основной массе достижений в изучении Природы. Механическая картина мира.

Конец XV-XVI веков – переход от Средневековья к Новому времени – эпоха Возрождения (возрождение культурных ценностей античности).

1) Первая научная революция связана с появлением гелиоцентрического учения польского астронома Николая Коперника (1473 – 1543). Труд «Об обращениях небесных сфер». Объяснение движения планет без эпициклов. Земля – одна из планет Солнечной системы. Учение было запрещено церковью.

Однако на основе гелиоцентрической  системы в 1582 г. была проведена церковная  реформа календаря: на смену юлианскому пришел григорианский.

2) Итальянский мыслитель Джордано Бруно (1548-1600) пошел дальше Коперника – бесконечность Вселенной, множественность миров. Сожжен на Площади Цветов в Риме в 1600 г. как нераскаявшийся еретик.

3) Появление методологии – Фрэнсис Бэкон, Рене Декарт (Картезий). Главная ценность – объективное познание мира.

4) Галилео Галилей (1564 – 1642). Новое механистическое естествознание. Блестящий экспериментатор. Естественнонаучное обоснование гелиоцентрической системы в труде «Диалог о двух системах мира – Птолемеевской и Коперниковой». Суд инквизиции, отречение от взглядов.

5) Первые теоретические концепции, объясняющие фундаментальные характеристики живого.

6) Научная революция XVII в. завершилась творчеством Исаака Ньютона (1643-1727)

6. Естествознание Нового времени (XVII – XIX вв.)

Исаак Ньютон – дифференциальное и интегральное исчисления, важные астрономические наблюдения, завершение дела Галилея по созданию классической механики. Три закона механики, закон  всемирного тяготения. Основной труд – «Математические начала натуральной философии» – 1687 г. Предложил научно-исследовательскую программу, которую он назвал «экспериментальной философией» – механистическую.

Проблема философского метода.

Истоки противоположности двух методов – в древности. Гераклит: «Все течет, все изменяется», Ксенофан, Парменид,Зенон – мир неподвижен, неизменен, так как всякое изменение – это противоречие, что невозможно.

На определенном этапе научного познания природы метафизический метод  был неизбежен, так как облегчал процесс познания. В рамках метафизического подхода проводилась классификация явлений природы. Карл Линней «Система природы»- предложен принцип такой классификации для живой природы. Градация: класс, отряд, род, вид, вариация. 6 классов животного мира (млекопитающие, птицы, амфибии, рыбы, черви, насекомые) и 24 класса растительного. Однако Линней не усмотрел в этой классификации развития.

Дальнейшее развитие естествознания требовало его диалектизации.

4 этап Научная революция 18-19 веков. Крушение механистической картины мира.

Сутью научной революции 18-19 вв. является диалектизация естествознания.

1) Немецкий философ Иммануил Кант (1724-1804) «Всеобщая естественная история и теория неба»- попытка исторического объяснения происхождения Солнечной системы.

2) Пьер Симон Лаплас «Изложение системы мира» – независимо от Канта пришел к тем же выводам. Космогоническая гипотеза Канта-Лапласа.

3) в XIX в идеи развития распространились на все естествознание. Английский естествоиспытатель Чарльз Лайель (1797-1875) «Основы геологии» - идеи геологического эволюционизма.

4) Чарльз Роберт Дарвин (1809-1882) «Происхождение видов в результате естественного отбора». Развитие- это условие существования вида, условие его приспособления к окружающей среде.

5) Ботаник Маттиас Якоб Шлейден (1804-1881), биолог Теодор Шванн (1810-1882)- создатели клеточной теории (все растения и животные состоят из клеток).

6) Широкомасштабное единство, взаимосвязь в материальном мире продемонстрирована с открытием закона сохранения и превращения энергии. Первооткрывателями его считаются немецкий врач Юлиус Роберт Майер (1814-1878) и английский исследователь Джеймс Прескотт Джоуль (1818-1889). Герман Людвиг Фердинанд Гельмгольц (1821-1894) увязал этот закон с принципом невозможности вечного двигателя.

7) Немецкий химик Фридрих Вёлер (1800-1882) – синтезировал первое искусственное органическое вещество – мочевину.

8) Дмитрий Иванович Менделеев (1834-1907) - периодическая таблица элементов.

9) Французский биолог Жан Батист Пьер Ламарк (1744-1829)- гипотеза эволюции живой природы.

Принципы:

а) градации (стремление к совершенству),

б) прямого приспособления к условиям внешней среды.

Законы:

а) изменения органов под действием  упражнений,

б) наследования признаков новыми поколениями.

Механистические взгляды на материальный мир господствовали до XIX века. Все закономерности материального мира сводились к законам механики. С открытием электрического заряда пришлось пересматривать взгляды.

1) Француз Шарль Огюст Кулон (1736-1806) – закон взаимодействия электрических зарядов.

2) Англичанин Майкл Фарадей (1791-1867) ввел в науку понятие электромагнитного поля. Кроме вещества, в природе существует еще и поле.

3) Англичанин Джеймс Клерк Максвелл (1831-1879) «Трактат об электричестве и магнетизме»- математическая теория электромагнитного поля.

4) Немец Генрих Рудольф Герц (1857-1894) экспериментально подтвердил теоретические выводы Максвелла.

5 этап Естественнонаучная революция 20 века.

В конце XIX - начале XX века был сделан каскад научных открытий, которые привели к коренному пересмотру физической картины мира.

1) Французский физик Антуан Анри Беккерель (1852-1908) открыл явление спонтанного излучения солей урана.

2) Французские физики Пьер Кюри (1859-1906) и Мария Склодовская-Кюри (1867-1934) открыли новые радиоактивные элементы.

3) Английский физик Джозеф Джон Томсон (1856-1940) открыл первую элементарную частицу – электрон и предложил первую модель атома.

4) Английский физик Эрнест Резерфорд (1871-1937) предложил новую, планетарную модель атома. Она основывалась на экспериментах Ганса Гейгера (1882-1945) и Эрнста Марсдена (1889-1970).

5) Датский физик Нильс Бор (1885-1962) разработал квантовую теорию строения атома. Постулаты: в атоме существуют дискретные (стационарные) состояния, в которых атом не излучает. При переходе из одного состояния в другое атом излучает или поглощает квант энергии.

6) Немецкий физик Макс Планк (1858-1947) положил начало квантовой теории, выдвинув гипотезу о дискретном испускании электромагнитного излучения.

7) Альберт Эйнштейн (1879-1955) дополнил гипотезу Планка положениями, что электромагнитное излучение распространяется и поглощается порциями (квантами). Создал теорию относительности, основанную на том, что пространство и время не абсолютны.

8) Французский ученый Луи де Бройль (1892-1987) выдвинул идею о волновых свойствах материи. Корпускулярно-волновой дуализм.

9) Появилась электроника - наука о взаимодействии электронов с электромагнитными полями и о методах создания электронных приборов, используемых для передачи, обработки и хранения информации. В 1940 г американский математик Норберт Виннер предложил использовать в вычислительных машинах не десятичную, а двоичную систему счисления, разработанную Джоржем Булем в 19 в. На основе идей Виннера была создана общая теория информации и связи.

10) Этапы развития электронно-вычислительной техники. 1-е поколение – ламповые вычислительные машины. Второе поколение – полупроводниковые ЭВМ. В середине 60х годов появились интегральные схемы. На них основано третье поколение ЭВМ. В начале 80х годов стали выпускать микросхемы, содержащие до 100 тыс. элементов в кубическом сантиметре. Сейчас выпускают большие и сверхбольшие интегральные микросхемы (более млн. элементов). Один из путей развития электроники – создание микросхем на основе белковых структур.

4. Панорама современного естествознания.

Новые явления и процессы, имевшие  место в развитии естествознания и техники в первой половине XX века (открытие цепной ядерной реакции - О. Ган, Ф. Штрассман, Л. Мейтнер и О. Фриш), подготовили уникальное событие, получившее наименование научно-технической революции (НТР), которая началась во второй половине XX века, когда совпали по времени и научная и техническая революции.

Первый этап НТР начался в 50х  годах ХХ в.

1) В 1953 году была раскрыта структура дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), что послужило началом интенсивных исследований в химии и биологии.

2) В 1954 году была построена первая в мире атомная электростанция в Обнинске.

3) Появилась кибернетика. Электронно-вычислительная техника.

4) Космические исследования. Ракетно-космическая техника.

Второй этап НТР начался со второй половины 70х годов и продолжается до сих пор.

1)  В последние десятилетия биология достигла грандиозных успехов, когда сумела заглянуть внутрь живой клетки и понять биологические механизмы на уровне молекулярных взаимодействий. Генная инженерия. Расшифровка генома человека.

2) Новые технологии: гибкие автоматизированные производства, лазерная технология, биотехнология и др.

3) Информатизация общества на основе персональных компьютеров. Интернет.

4) Нанотехнологии, оптоэлектроника, электроника высоких скоростей.

Корпускулярная и континуальная  концепции описания природы. Корпускулярно-волновой дуализм.

Поле – сплошная среда, имеющая  различные параметры (поле скоростей, температур и т.д.)

Дискретность – «зернистость»  – означает делимость пространства- времени, строения и форм движения (скачки). (Например, множество целых чисел).

Континуальность – непрерывность, целостность объекта. (Например, множество  действительных чисел).

Луи де-Бройль: все микрообъекты обладают корпускулярными и волновыми  свойствами. E = h?, E=mc2, ?=h/mv.

Порядок и беспорядок в природе. Хаос.

Существует различие между обратимыми и необратимыми процессами. Законы классической механики являются обратимыми.

Характер протекания процессов  в природе определяется II началом термодинамики, согласно которому в природе возможны процессы, протекающие только в одном направлении – в направлении передачи тепла только от более горячих тел к менее горячим.

В обратимых процессах сохраняется некоторая физическая величина, названная Клаузиусом энтропией. В необратимых процессах энтропия возрастает. Людвиг Больцман связал энтропию S с натуральным логарифмом статистического веса W (или термодинамической вероятности макросостояния, то есть числом микросостояний, которыми может быть осуществлено каждое макросостояние). S = k lnW (k – постоянная Больцмана).

Энтропия – мера неупорядоченности  системы (хаоса). Энтропия возрастает по мере увеличения беспорядка в системе. Любая изолированная физическая система обнаруживает с течением времени тенденцию к переходу от порядка к беспорядку.

По Эддингтону возрастание энтропии, определяющее необратимые процессы, есть «стрела времени».

5. Тенденции развития естествознания.

В настоящее время фактически происходит всемирная гуманитарно-экологическая революция, которая заменила научно-техническую революцию (условно — 1960—1990 гг.), что пришла в свое время на смену революции промышленной (условно 1820—1960 гг.).

Жизнь показала, что несоблюдение экологических ограничений приводит к непомерным расходам на реанимацию и искусственное воссоздание изувеченной или потерянной природы. Но вполне возобновить природно-ресурсный потенциал человечество уже не может. Начинаются конкуренция, борьба наций, народов и религий за жизненное пространство, природные ресурсы, рынки сбыта. Продолжается борьба и за пути развития. В Европе победил западный христианский выбор свободного рынка и римского права. В Азии же обстановка относительно этого остается достаточно напряженной. Как замечает Г.Ф. Реймерс, для решения проблемы необходимы глубокая перестройка культуры и морали, а также изменение международного права, формирования глобальных социоэкологических взаимосвязей и правил, новых законов культурного управления развитием человечества. Эти законы должны создаваться на глубоких знаниях взаимодействий между обществом и природой, обществом и человеком, между разными социальными, религиозными и этническими группами людей, разными культурами.

В настоящее время в сфере  науки преобладают тенденции, учитывающие экологическое состояние нашей планеты. Эти тенденции охватывают все сферы промышленности, энергетики, народного хозяйства. Вот основные из них:

Поиск альтернативных источников энергии  – это использование энергии  ветра, морей и океанов, внутреннего тепла Земли, Солнца.

В области промышленности – переход  к безотходным новейшим технологиям, которые базируются на замкнутых  циклах использования воды и воздуха. Большие перспективы, в том числе  и для промышленного производства, обещает введение переработки вторичных ресурсов в намного больших объемах, чем это делается сегодня. Современные производства развиваются в направлении все большего учета влияния производства на окружающую среду. Это выражается в разработке передовых и суперсовременных методов очистки промышленных и бытовых отходов.

 

Список литературы.

 

1. Солопов Е.Ф. Концепции современного естествознания. — М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 1998.
2. Данилова B.C., Кожевников Н.Н. Основные концепции современного естествознания. — М.: Аспект Пресс, 2000.
3. Естествознание — статья из Большой советской энциклопедии. Б. М. Кедров, 1969-1978.
4. Википедия, свободная энциклопедия. http://ru.wikipedia.org/wiki/Естествознание