Научная картина мира. 13

Федеральное  агентство  по  образованию  РФ

Государственного  образовательного  учреждения  среднего  профессионального  образования

«Шадринский государственный профессионально-педагогический колледж»

Реферат

Тема:  Научная  картина  мира.

Автор:  студент  3 курса,  гр. 322 ________________ Соколовский А.Ю.

                                                                                                                                подпись, дата

Специальность 050501 «Профессиональное  обучение»

Специализация «Технология  продукции  общественного  питания»

Руководитель: ___________________________________________

                                                                                                                 подпись, дата

Оценка: ____________________

Шадринск, 2008 

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1.Основные черты ньютоновской научной картины мир…………….…3

1.1 Гелиоцентризм ………..……………………………………………..4-5

1.2 Упадок натурфилософии  …………………………………………..6-10

1.3 Механицизм …………………………………………………….…11-14

1.4 Стационарность мира …………………………………………….15-16

1.5 Деизм ………………………………………………………………17-19

2. Основные черты эйнштейновской научной картины мира……...20-26

ВВЕДЕНИЕ

Под научной картиной мира классики естествоиспытатели понимают систематизированные, исторически полные образы и модели природы и общества. Огромен и разнообразен окружающий нас мир природы. Но каждый человек должен пытаться познать этот мир и осознать свое место в нем. Чтобы познать мир, мы из частных знаний о явлениях и закономерностях природы пытаемся создать общее - научную картину мира. Содержанием ее являются основные идеи наук о природе, принципы, закономерности, не оторванные друг от друга, а составляющие единство знаний о природе, определяющие стиль научного мышления на данном этапе развития науки и культуры человечества.

В каждый период развития человечества формируется научная картина мира, которая отражает объективный мир с той точностью, адекватностью, которую позволяют достижения науки и практики. Кроме того, картина мира содержит и нечто такое, что на данном этапе наукой еще не доказано, т. е. некоторые гипотезы, предвидения, которые в будущем могут прийти в противоречие с опытом и достижениями науки, так что некоторые места в картине мира придется дополнять.

Научная картина мира уточняется и развивается на протяжении многих веков - проникновение в сущность явлений природы - бесконечный, неограниченный процесс, поскольку материя неисчерпаема. С развитием науки представления людей о природе становятся все более глубокими и адекватными, все более отражающими истинное, реальное состояние окружающего мира. Неплохо об этом сказал В. И. Ульянов*: «...человеческое мышление по природе своей способно давать и дает нам абсолютную истину, которая складывается из суммы относительных истин. Каждая ступень в развитии науки прибавляет новые зерна в эту сумму абсолютной истины, но пределы истины каждого научного положения относительны, будучи то раздвигаемы, то суживаемы дальнейшим ростом знания».

Мы рассматриваем физические, химические, биологические науки. Общей формой систематизации, которая осуществляет синтез результатов этих наук со знаниями мировоззренческого порядка, является естественнонаучная картина мира. Это синтетическое, систематизированное и целостное представление о природе на данном этапе развития научного познания. Ядром естественнонаучной картины мира служит картина мира лидирующей на данном этапе развития науки - физики, т. е. физическая картина мира. Участие биологии в формировании естественнонаучной картины мира заключается в обосновании идеи сохранения, в разработке принципов эволюции, в решении проблемы человека как биосоциального существа. Таким образом, мы будем в основном рассматривать объединение знаний на основе физической картины мира, но это совсем не значит, что формируется она только на уроках физики.

Не только физические, но и многие химические и биологические явления невозможно объяснить, не обращаясь к основным закономерностям и теориям, которые изучаются на уроках физики. Да это и понятно: ведь физика изучает наиболее простые и наиболее общие виды движения материи, которые лежат в основе более сложных видов, изучаемых на лекциях по химии и биологии.

Чтобы понять современную научную картину мира, надо знать, как она развивалась.  Начало развития научных представлений о мире восходит к VII-VI вв. до н. э. Это было время рабовладельческого общества, в котором обращение к физическому труду наказывалось презрением; поэтому природа исследовалась силой ума, а опыты игнорировались. Научные обобщения строились на начальных наблюдениях, в красочных картинах мира было еще много наивного, часто рядом с реальным отражением действительности в них уживался вымысел, который сегодня нам кажется несовместимым с мудростью древних мыслителей.*

В период развития феодального общества наряду с земледелием развивается ремесленничество, появляются мануфактуры. Их рост создает предпосылки для возникновения науки, опирающейся на эксперимент.

Вначале опыты были примитивными и проводились без всякой системы - это было время «ползучего эмпиризма», но они подготавливали почву для новых опытов, приводили к открытию закономерностей, которые использовались для объяснения явлений природы, построения картины мира. В это время производство было примитивным; основным видом движения, с которым оно имело дело, было механическое движение. Естественно, что первыми были открыты и исследованы законы механики, они стали основой научного объяснения мира: XIV-XVIII вв. - это время расцвета механической картины мира.

XVIII в.- век промышленного переворота  в Англии и буржуазной революции во Франции, начало расцвета капитализма. Развитие техники ставит вопрос о мощных источниках энергии, стимулирует их поиски. В связи с этим появляются новые отрасли знания - учение о теплоте, электричестве, магнетизме. Выяснение природы соответствующих явлений приводит к появлению гипотез о различных «невесомых» материях: теплороде, флогистоне, электрических и магнитных жидкостях. Подготавливается почва для возникновения представлений об электромагнитном поле, которые прийдут в науку с открытием Фарадея. С его именем связан последующий переломный этап классической физики. Открытие электромагнитного поля изменило взгляд на мир - механическая картина мира,, согласно которой мир представлялся состоящим из пустоты и неизменных, не имеющих внутренних различий (бескачественных) частиц, пребывающих в бесконечном механическом движении, сменяется электродинамической картиной мира. Согласно этой картине в мире нет пустоты, он заполнен электромагнитным полем, все явления объясняются взаимодействием электрических зарядов. 

С 1910 г. в науку начинают входить квантовые представления, представления о корпускулярно-волновом дуализме элементарных частиц и наступает время новой, современной картины мира.

1. Основные черты ньютоновской научной картины мира

  Примерно в 16 - 17 вв. произошла вторая научная революция, результатом которой стало появление второй в истории человечества научной картины мира, которая часто называется классическим естествознанием.

   По крупному счету  в древности никакого естествознания  в полном смысле слова не было, так как не было отдельных наук (их все заменяла натурфилософия). В Новое время эти науки появились, а значит, появилось естествознание, которое развивалось быстрыми темпами и заложило прочный фундамент всего последующего научного знания. Поэтому оно и называется классическим, то есть - первым, основным, исходным, образцовым, эталонным. Какими же были основные черты классического естествознания, или второй научной картины мира?

1.1  Гелиоцентризм

Наиболее важными в научной картине мира являются астрономические и физические представления, потому что они рисуют цельный образ природы, охватывают своим вниманием всю Вселенную. Поэтому в естествознании главными науками являются астрономия и физика. Картина мира начинается, как мы помним, именно с астрономических идей. Так основной чертой первой или древней научной картины мира был геоцентризм, созданный греческим ученым Птолемеем.

Вторая научная картина мира ознаменовалась открытием и даже, как говорили современники и последователи, - переворотом в астрономии, который был сделан польским ученым Николаем Коперником в начале 16 века.

Старые геоцентрические представления для своего времени и для многих последующих столетий были весьма убедительными. Они с успехом многое объясняли и отвечали на множество вопросов. Но человеческий разум не стоит на месте, он постоянно устремляется к новому, неизвестному и задает себе новые вопросы, ставит новые проблемы. Поэтому настало время, когда старая геоцентрическая картина мира не все уже могла объяснить и не со всеми вопросами справиться. Она пришла в противоречие с новыми обнаруженными людьми фактами. Так Коперник, долгое время наблюдая за движением небесных тел, заметил, что некоторые из них движутся по четким круговым орбитам, а некоторые - совершают какие-то странные петлеобразные движения. Причем первые объекты - это звезды, а вторые - планеты, подобные нашей Земле. Почему движения планет и звезд отличаются друг от друга? Ведь геоцентрическая теория говорила о том, что вокруг неподвижной Земли вращаются все небесные тела, а это значит, что мы должны наблюдать одинаковые траектории (направления движения) как планет, так и звезд. Но мы видим другое. Следовательно, геоцентризм неправильно объясняет происходящее.

Коперник сделал необыкновенно смелое для своего времени предположение о том, что Земля - это не неподвижный центр мира, а одна из планет, которая вместе с другими вращается вокруг настоящего неподвижного центра мироздания - Солнца. Совместное движение Земли и других планет вокруг Солнца и приводит к тому, что мы видим не ровные круговые, а петлеобразные траектории этих планет. Или, говоря иначе, движение Земли искажает реальную картину их вращения вокруг Солнца. Дальнейшие наблюдения и размышления убедили Коперника в верности его первоначального предположения. Его теория стала называться гелиоцентризмом (греч. helios - Солнце) и сменила собой древний геоцентризм. Она многое объяснила по-новому и - гораздо лучше, чем геоцентрическая теория; она смогла ответить на те вопросы и снять те проблемы, с которыми не справлялась птолемеевская картина мира. До сих пор наши представления о Солнечной системе являются, по преимуществу, коперниковскими. Польский ученый сделал свое знаменитое открытие в начале 16 века. И хотя это уже была эпоха Возрождения, тем не менее, средневековые представления оставались еще в силе, играли значительную роль в духовной жизни, и влияние церкви также было достаточно сильным. Коперниковская теория наносила сокрушительный удар по религиозным средневековым представлениям. Ведь они, вслед за Птолемеем рисовали Землю неподвижным центром мироздания.

А, кроме того, считалось, что ад, где мучаются после смерти грешники находится под Землей, а рай, где блаженствуют праведные - на небе, то есть ад и рай расположены на противоположных концах мироздания. У Коперника же получилось, что Земля сама движется по небу вокруг Солнца, а значит ад, который находится под Землей расположен на небе, радом с раем, чего никак не может быть по религиозным представлениям. Церковники сожгли книгу Коперника, а его самого принудили отречься от своих взглядов. Однако открытие было сделано, и новые идеи неумолимо шли вперед, попирая старые. Искусственно сдержать научную мысль очень непросто.  

1.2  Упадок натурфилософии

Первостепенную роль в формировании первой научной картины мира играла натурфилософия, главной чертой которой является умозрительное описание природы в ее целостности. Конечно же, при стремлении охватить весь окружающий мир в его наиболее общих чертах, натурфилософии приходилось многое выдумывать; в нарисованной ей картине мироздания присутствует немало вымышленного и фантастического. Вместе с тем, эта “слабая” сторона натурфилософии оборачивается и ее немалым достоинством: масштабность умозрительного постижения мира, попытка охватить одним широким взглядом все тайны и законы природы делала натурфилософов энциклопедистами, универсальными учеными, стремящимися к знанию обо всем. Кстати, слово “философ” в переводе с греческого означает “любитель мудрости”. По преданию, впервые употребил этот термин греческий мыслитель Пифагор, который в беседе с одним царем произнес знаменитую впоследствии фразу: “Я не мудрец, а только философ”. В данном случае имеется ввиду, что быть мудрецом невозможно, т.е. нельзя владеть мудростью, потому что для этого надо действительно знать все на свете. Однако можно быть философом, любителем мудрости, т.е. – стремиться к ней, или, другими словами, пытаться достичь полного и исчерпывающего знания обо всем. Таким образом, натурфилософ - это тот, кто хочет узнать все возможное об окружающем его мире.

Стремление к всеохватности и широта взгляда давно остались в прошлом.

Одной из характерных черт современной науки является ее узкая специализация. Ныне мы можем встретить физика, химика, биолога и т.д., но, скорее всего, нигде не встретим натурфилософа, потому что сегодня желание все знать воспринимается как несерьезное; а человека, который пытается охватить максимально широкий круг природных явлений, непременно сочтут дилетантом. Современное научное предпочтение заключается в том, чтобы знать многое о малом, а древняя наука явно исходила из обратного: пусть придется узнать малое, но зато, и это самое главное, - о многом или обо всем. Специализация науки делает ее более строгой, точной и эффективной, но также – более сухой и безжизненной…

Другой важной чертой древней натурфилософии, помимо стремления к цельному и общему описанию природы, был ее умозрительный характер. Причем, несмотря на тесную связь умозрения с вымыслом и фантазией, оно порой приходило к удивительно точным (для своего времени) выводам. Например, утверждение греческих натурфилософов о том, что Земля является не плоской, а шарообразной, было получено чисто умозрительным путем. Ни о каком опытном подтверждении этого вывода говорить невозможно: посмотреть на Землю из космоса человек смог только в 20 в., а первые кругосветные путешествия были предприняты в 15 в., т.е. спустя примерно 2000 лет после появления древних натурфилософских построений. Другим ярким примером необыкновенной прозорливости умозрения является учение греческого философа Демокрита об атомах. Этот мыслитель предположил, что хотя все тела и состоят из частей, а последние, в свою очередь, - из других, более мелких, частей, все же это деление возможно не до бесконечности: существуют очень маленькие частицы, не делимые далее, по гречески, - атомы. Поскольку они ни из чего не состоят, то и распадаться им не на что, а значит, они никогда не смогут распасться и поэтому существуют вечно, будучи подлинной, неизменной основой природы. Все же остальное представляет собой ту или иную комбинацию атомов. Любой объект существует временно: когда атомы, составляющие его, соединяются вместе, он появляется, когда они разъединяются – исчезает. Эта гениально простая теория Демокрита, как видим, охватывала собой весь окружающий человека природный мир. Она была изобретена чисто умозрительно, но оказалась глубокой и верной не только для своей эпохи: естествознание Нового времени базировалось, по крупному счету, на учении Демокрита вплоть до конца 19 в.

Помимо гениальных идей, которые выдержали проверку многими последующими столетиями, натурфилософия сделала и множество наивных (с современной точки зрения) выводов. Например, древние ученые утверждали, что легкие тела взлетают вверх, тяжелые же падают вниз; а увеличение скорости падающего на землю тела при приближении к ней объяснялось так: как путник, завидев издали свой дом, убыстряет шаги, так и камень, подброшенный вверх и возвращающийся на землю, тем быстрее летит, чем ближе он к ней. Такого рода утверждений, по всей видимости, в натурфилософии было больше, чем гениальных догадок. С течением времени она исчерпала свои возможности и стала уступать место другим методам и формам научного описания и объяснения природы.

В эпоху второй научной революции и формирования новой научной картины мира – ньютоновского, или классического естествознания единая и универсальная наука древности, стремившаяся к общему и цельному взгляду на мир, стала вытесняться зарождавшейся научной специализацией: началось дробление науки на отдельные отрасли и дисциплины, каждая из которых занялась какой-либо определенной областью природы. Кроме того, на смену натурфилософскому умозрению (спекуляции) шел экспериментальный метод.

Здесь необходимо отметить, что умозрение характерно не только для натурфилософии. Оно представляет собой неотъемлемую черту научного познания во все эпохи. Вспомним, говоря о взаимодействии эмпирического и теоретического уровней науки, мы отмечали, что объяснительная схема для фактов – гипотеза или теория – создается как раз умозрительно, после чего – соотносится с фактами.

Чем же отличается умозрение древней натурфилософии от умозрения науки Нового времени?

Прежде всего тем, что умозрительные выводы в эпоху классического естествознания стали проверяться экспериментальным путем. Роль эксперимента, по крупному счету, состоит в том, что какое-либо теоретическое построение подтверждается (верифицируется) или опровергается (фальсифицируется) с помощью него. Умозрительные положения древних обычно не подлежали ни верификации, ни фальсификации. Поэтому натурфилософия часто рассматривается в качестве преднауки, а рождение науки нередко связывают, как мы уже отмечали, с появлением классического естествознания.

Каковы же преимущества научного познания, вооруженного экспериментом? Во-первых, он позволяет изучать какой-либо объект в “очищенном” виде, т.е. устранять всякого рода побочные факторы, затрудняющие процесс исследования. Во-вторых, в ходе эксперимента объект может быть поставлен в некоторые искусственные условия (определенная, или “заданная” температура, влажность, давление и т.п.) В таких искусственно созданных условиях удается обнаружить удивительные, порой неожиданные свойства исследуемых объектов и тем самым глубже постичь их сущность. В-третьих, важным достоинством многих экспериментов является их воспроизводимость. Это означает, что условия эксперимента, а соответственно и проводимые при этом наблюдения и измерения могут быть повторены столько раз, сколько это необходимо для получения достоверных результатов. В-четвертых, изучая какой-либо процесс, экспериментатор может вмешиваться в него, активно влиять на его протекание. Известный русский ученый И.П.Павлов говорил по этому поводу следующее: “… опыт как бы берет явления в свои руки и пускает в ход то одно, то другое и таким образом в искусственных, упрощенных комбинациях определяет истинную связь между явлениями. Иначе говоря, наблюдение собирает то, что ему предлагает природа, опыт же берет у природы то, что хочет”.

Применение экспериментальных методов тесно связано с использованием языка математики, который стал неотъемлемой частью классического естествознания. Античная наука тоже ценила математику, однако ограничивала область ее применения “идеальными” небесными сферами, полагая, что описание земных явлений возможно только качественное, т.е. нематематическое. Наука Нового времени сумела выделить строго объективные количественные характеристики земных тел (форма, величина, масса, движение) и выразить их в строгих математических закономерностях.

Итак, отказ от предельно общих и только умозрительных натурфилософских объяснений природы стал одной из важных особенностей второй научной революции, сформировавшей классическое естествознание, которое также часто называется экспериментально-математическим.

1.3 Механицизм

Важной особенностью первой или древней научной картины мира был пантеизм, то есть - представление о мироздании как об огромном живом и разумном организме, подобном человеку, только намного превосходящим его своими временными и пространственными масштабами. В мире все разумно, целесообразно и гармонично, считали древние. Вселенную пронизывает некая духовная сила, которая и делает все вокруг прекрасным и упорядоченным, думали они.

В Новое время наука гордо заявила, что теперь она знает больше, чем в древности, продвинулась в своем развитии далеко вперед; и поэтому может объяснить мир безо всяких фантазий и вымыслов о каких-то невидимых силах или скрытых основаниях, якобы растворенных в нем. Мироздание можно объяснить одними только естественными (то есть - природными) причинами и решительно изгнать из картины мира все сверхъестественное и таинственное, считали представители классического естествознания.

Наука Нового времени утвердила иной взгляд на мир, по которому он представляет собой не живой и разумный организм, а грандиозный, неживой и неразумный механизм. А стройность, упорядоченность и гармония мироздания объясняется тем же, чем - гармония и стройность любого механизма: четкой подгонкой всех его частей друг к другу, точными размерами, правильным расчетом, грамотным устройством и безупречной работой.

Представьте себе часовой механизм - он работает отлаженно и четко, хотя никакой души и никакого разума в часах нет. Неодушевленный механизм способен быть таким же безупречным и гармоничным, как и одушевленный организм. Откуда же все это в механизме? Очень просто: любой механизм состоит из каких-то тел, между которыми действуют неизменные силы, подчиняющиеся определенным законам. Эти тела, силы и неизменные законы делают механизм упорядоченным и гармоничным. Надо только открыть механические законы взаимодействия тел и все объяснить с помощью этих естественных законов, безо всяких вымыслов и фантазий. Данные законы должна открывать и исследовать специальная наука - механика, которая поэтому и стала одной из главных в классическом естествознании.

Наиболее выдающимся представителем механики и вообще – одним из основателей второй научной картины мира был английский ученый 17 - 18 вв. Исаак Ньютон. И если первая научная картина мира часто называется аристотелевской, то вторую называют ньютоновской.

«Зачем нам какие-либо вымыслы для объяснения мира?»-, спрашивает Ньютон. Ведь мироздание - это физические тела и механические силы, действующие между ними. Найдем законы этих сил и объясним все только одной механикой. Если бы мы спросили Аристотеля, почему небесные тела движутся так четко и упорядоченно, он, наверное, ответил бы нам, что у каждого небесного тела есть разумная душа, которая и направляет это движение. Если бы мы задали тот же вопрос Ньютону, он, скорее всего, не стал бы ссылаться на разумную душу небесных тел, а сказал бы, что вся упорядоченность и разумность небесного движения объясняется тем, что оно подчиняется закону всемирного тяготения, по которому два любых физических тела притягиваются друг к другу с силой прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними. Говоря проще, чем больше массы двух тел и меньше расстояние между ними, тем с большей силой они друг к другу притягиваются. Эта сила всеобщего взаимного притяжения тел и обуславливает стройность, четкость и - как бы разумность их движения. Ньютон сформулировал три закона механики, которыми, по его мнению, можно описать и исчерпать все, происходящее в мире. Эти законы являются классическими, до сих пор составляют основу такой дисциплины как механика и изучаются в школьном курсе физики.

Поскольку главным в объяснении мира стало установление его механических законов, а они выражаются и записываются математически, то естествознание Нового времени заговорило на языке математики. “Книга природы, - говорил известный итальянский ученый 16 - 17 вв. Галилей, - написана на языке математики, и кто хочет прочитать ее, тот должен знать эту науку”. Вспомним, еще Пифагор с учениками заметили, что в мире действуют количественные закономерности, что все можно посчитать или выразить численно. Эта идея была продолжена и развита в Новое время. Математическим языком можно описать вообще все существующее, считали представители классического естествознания. К тому же язык этот более прост, краток и им легче пользоваться.

Например, перед нами находятся три каких-либо предмета, это могут быть три яблока, три лошади, три дерева, три человека и так далее до бесконечности. Так вот любую из этих ситуаций (независимо от предметов, о которых идет речь) можно описать одним единственным кратким и простым математическим высказыванием: 2 + 1 = 3. Это высказывание является математической схемой или моделью, под которую можно подвести огромное множество конкретных ситуаций. Древняя наука говорила о мире преимущественно на естественном (то есть - разговорном) языке, естествознание Нового времени стало более употреблять язык математический, чем естественный и это позволило ему продвинуться гораздо дальше в познании мира и получить намного больше информации о нем, чем это могла сделать наука античная.

А когда объем научных знаний намного возрастает, тогда происходит и разветвление прежде единой науки на различные направления и разделы, каждый из которых занимается только какой-либо одной областью или сферой природы. И если в античности роль всех наук, как правило, выполняла философия, то в Новое время появились и физика, и химия, и биология и многие другие дисциплины. Вот почему мы говорим, что естествознание как таковое родилось именно в Новое время.

Представление, по которому мироздание - это грандиозный механизм, пришедшее на смену античному пантеизму, называется механицизмом. Вспомним, что древний пантеизм обуславливал бережное отношение его представителей к окружающей природе. Нельзя вредить живым существам, считали они, потому что у них, так же, как и у человека, есть душа. В механицизме Нового времени всякие представления об одушевленности природы были безжалостно изгнаны. Любой объект окружающего мира, как и мир в целом, считали представители механицизма, является более или менее сложным механизмом, бездушной и неразумной машиной и поэтому вовсе необязательно относиться к природным объектам бережно. Наоборот, можно делать по отношению к ним что угодно. Известный французский философ Декарт считал, что душа есть только у человека, а все животные - это всего лишь механические роботы или автоматы, по отношению к которым мы вправе делать, что хотим. А другой французский философ - Ламетри пошел дальше Декарта и утверждал, что души нет и у человека, что человек - тоже механизм, только очень сложный. Он даже написал книгу под названием “Человек-машина” Неудивительно поэтому, что именно в Новое время начинается активная наступательная деятельность человека по отношению к природе. Начинается ее завоевание, покорение, преобразование. Через несколько столетий, то есть - ныне - мы получили ужасающие результаты этой деятельности, которая поставила и природу и человечество на грань уничтожения.

1.4 Стационарность мира

Важное место в научной картине мира занимает вопрос о том, как он существует - неизменно или же меняется. Вспомним, что в аристотелевской картине мира, все меняется, однако это всеобщее изменение носит циклический характер: повторение одних и тех же этапов своего существования совершает и каждая отдельная вещь, и весь мир в целом.

Классическое естествознание Нового времени создало иной взгляд на мироздание, который вытекает из уже известного нам механицизма. Вселенная - грандиозный механизм, существующий по неизменным законам и созданный деистически понимаемым Богом. Само понятие механизма предполагает нечто неизменное. Организм, в отличие от механизма, может меняться, ведь он растет, развивается. А как может меняться механизм? Он может сломаться или усовершенствоваться - вот два единственно возможных варианта его изменения. Однако, механизм Вселенной, созданный Богом, совершенен с точки зрения науки Нового времени. А это означает, что сломаться или испортиться он не может. Кроме того, он не может и усовершенствоваться, потому что он и так предельно совершенен. Следовательно, мировой механизм является неизменным и существует всегда в одном и том же виде.