Современная естественнонаучная картина мира

Рязанская Государственная Радиотехническая
Академия

Кафедра Общей и Экспериментальной физики

Дисциплина синергетика

Реферат на тему:

«Современная естественнонаучная картина мира»

Выполнила: ст. гр. 070

                                           Болтукова
А.А.

                                                
Проверила:

                                                        Русакова Ж.П.

Рязань, 2003г.

СОДЕРЖАНИЕ

     Введение……………………………………………………….………….3

1. Естественнонаучное миропонимание………………….………….4

2. Строение вещества, энергия……………………….………………6

3.  
Теория относительности…..………………………………………8

4. Учение о самоорганизации……………………………..…………10

5. Революция в естествознании…………………………...………...13

Заключение……………………………………………………………….16

Список
литературы……….………………………...……………………18

В В Е Д Е Н И Е

Познание единичных вещей
и процессов невозможно без одновременного познания всеобщего, а последнее в
свою очередь познается только через первое. Сегодня это должно быть ясно
каждому образованному уму. Точно также и целое постижимо лишь в органическом
единстве с его частями, а часть может быть понята лишь в рамках целого. И любой
открытый нами "частный" закон - если он действительно закон, а не
эмпирическое правило - есть конкретное проявление всеобщности. Нет такой науки,
предметом которой было бы исключительно всеобщее без познания единичного, как
невозможна и наука, ограничивающая себя лишь познанием особенного.

Всеобщая связь явлений -
наиболее общая закономерность существования мира, представляющая собой
результат и проявление универсального взаимодействия всех предметов и явлений и
воплощающаяся в качестве научного отражения в единстве и взаимосвязи наук. Она
выражает внутреннее единство всех элементов структуры и свойств любой целостной
системы, а также бесконечное разнообразие отношений данной системы с другими
окружающими ее системами или явлениями. Без понимания принципа всеобщей связи
не может быть истинного знания. Осознание универсальной идеи единства всего
живого со всем мирозданием входит в науку, хотя уже более полувека назад в
своих лекциях, читанных в Сорбонне, В.И.Вернадский отмечал, что ни один живой
организм в свободном состоянии на Земле не находится, но неразрывно связан с
материальноэнергетической средой. "В нашем столетии биосфера получает совершенно
новое понимание. Она выявляется как планетное явление космического
характера".

1. Естественнонаучное
миропонимание

Естественнонаучное
миропонимание (ЕНМП) - система знаний о природе, образующаяся в сознании учащихся в процессе
изучения естественнонаучных предметов, и мыслительная деятельность по созданию
этой системы.

Понятие "картина мира"
является одним из фундаментальных понятий философии и естествознания и выражает
общие научные представления об окружающей действительности в их целостности.
Понятие "картина мира" отражает мир в целом как единую систему, то
есть "связное целое", познание которого предполагает "познание
всей природы и истории..." (Маркс К., Энгельс Ф., собр. соч., 2-е изд. том
20, с.630).

В основе построения
научной картины мира лежит принцип единства природы и принцип единства знания.
Общий смысл последнего заключается в том, что знание не только бесконечно
многообразно, но оно вместе с тем обладает чертами общности и целостности. Если
принцип единства природы выступает в качестве общей философской основы
построения картины мира, то принцип единства знаний, реализованный в
системности представлений о мире, является методологическим инструментом,
способом выражения целостности природы.

Система знаний в научной
картине мира не строится как система равноправных партнеров. В результате
неравномерного развития отдельных отраслей знания одна из них всегда выдвигается
в качестве ведущей, стимулирующей развитие других. В классической научной картине
мира такой ведущей дисциплиной являлась физика с ее совершенным теоретическим аппаратом,
математической насыщенностью, четкостью принципов и научной строгостью представлений.
Эти обстоятельства сделали ее лидером классического естествознания, а методология
сведения придала всей научной картине мира явственную физическую окраску.
Однако острота этих проблем несколько сгладилась в связи с глубоким органическим
взаимодействием методов этих наук и пониманию соотнесённости установления того
или иного их соотношения.

В соответствии с
современным процессом "гуманизации" биологии возрастает ее роль в
формировании научной картины мира. Обнаруживаются две "горячие точки"
в ее развитии: стык биологии и наук о неживой природе и стык биологии и
общественных наук.

Представляется, что с решением вопроса о соотношении
социального и биологического научная картина мира отразит мир в виде целостной
системы знаний о неживой природе, живой природе и мире социальных отношений.
Если речь идет о ЕНКМ, то должны иметься в виду наиболее общие закономерности
природы, объясняющие отдельные явления и частные законы.

ЕНКМ - это
интегрированный образ природы, созданный путем синтеза естественнонаучных
знаний на основе системы фундаментальных закономерностей природы и включающий
представления о материи и движении, взаимодействиях, пространстве и времени.

2. Строение вещества, энергия

В конце прошлого и начале
нынешнего века в есте­ствознании были сделаны крупнейшие открытия,
кото­рые коренным образом изменили наши представления о картине
мира. Прежде всего, это открытия, связанные со строением
вещества, и открытия взаимосвязи вещества и энергии.
Если раньше последними неделимыми части­цами
материи, своеобразными кирпичиками, из кото­рых состоит природа,
считались атомы, то в конце про­шлого века были открыты электроны,
входящие в состав атомов. Позднее было установлено строение
ядер ато­мов, состоящих из протонов (положительно
заряженных частиц) и нейтронов (лишенных заряда частиц).

Согласно первой модели
атома, построенной англий­ским ученым Эрнестом Резерфордом
(1871—1937), атом уподоблялся миниатюрной солнечной системе, в
которой вокруг ядра вращаются электроны. Такая система была, однако,
неустойчивой: вращающиеся электроны, теряя свою энергию, в конце
концов должны были упасть на ядро. Но опыт показывает, что атомы являются
весьма устойчивыми образованиями и для их разрушения требу­ются
огромные силы. В связи с этим прежняя модель строения атома была
значительно усовершенствована вы­дающимся датским физиком
Нильсом Бором (1885—1962), который предположил, что при вращении
по так назы­ваемым стационарным орбитам электроны не излучают энергию.
Такая энергия излучается или поглощается в виде
кванта, или порции энергии, только при переходе электрона с одной
орбиты на другую.

Значительно изменились также взгляды на
энергию. Если раньше предполагалось, что энергия излучается непрерывно,
то тщательно поставленные эксперименты убедили физиков, что она
может испускаться отдельны­ми квантами. Об этом свидетельствует, например, явле­ние
фотоэффекта, когда кванты энергии видимого света вызывают
электрический ток. Это явление, как извест­но, используется в
фотоэкспонометрах, которыми поль­зуются в фотографии для
определения выдержки при экспозиции.

В 30-е годы XX в. было сделано другое важнейшее открытие,
которое показало, что элементарные частицы вещества, например,
электроны обладают не только корпускулярными, но и волновыми свойствами.
Таким путем было доказано экспериментально, что между ве­ществом
и полем не существует непроходимой границы: в определенных условиях
элементарные частицы веще­ства обнаруживают волновые свойства, а
частицы поля — свойства корпускул. Это явление получило название дуализма волны
и частицы — представление, которое никак не укладывалось в
рамки обычного здравого смысла. До этого физики придерживались
убеждения, что вещество, состоящее из разнообразных материаль­ных
частиц, может обладать лишь корпускулярными свойствами, а энергия поля—
волновыми свойствами. Соединение в одном объекте корпускулярных и
волно­вых свойств совершенно исключалось. Но под давлени­ем
неопровержимых экспериментальных результатов ученые вынуждены
были признать, что микрочастицы одновременно обладают как
свойствами корпускул, так и волн.

В 1925—1927 г. для объяснения процессов,
происхо­дящих в мире мельчайших частиц материи — микроми­ре,
была создана новая волновая, или квантовая механи­ка.
Последнее название и утвердилось за новой наукой. Впоследствии
возникли и разнообразные другие квантовые теории: квантовая электродинамика,
теория эле­ментарных частиц и другие, которые исследуют законо­мерности
движения микромира.

3.
Теория относительности

Другая фундаментальная
теория современной физики — теория относительности, в корне
изменившая научные представления о пространстве и времени. В
специальной тео­рии относительности получил дальнейшее применение уста­новленный
еще Галилеем принцип относительности в меха­ническом движении. Согласно этому принципу, во
всех инерциальных системах, т.е. системах
отсчета, движущихся друг относительно
друга равномерно и прямолинейно, все механические
процессы происходят одинаковым образом, и поэтому их законы имеют ковариантную, или ту же самую математическую форму. Наблюдатели в таких
системах не заметят никакой разницы
в протекании механических явле­ний.
В дальнейшем принцип относительности был использо­ван и для описания
электромагнитных процессов. Точнее го­воря,
сама специальная теория относительности появилась в связи с преодолением трудностей, возникших в этой
теории.

Важный методологический урок, который
был получен из
специальной теории относительности, состоит в том, что она впервые ясно показала, что все движения, проис­ходящие в природе, имеют относительный характер.
Это означает, что в природе не
существует никакой абсолют­ной системы отсчета и, следовательно, абсолютного
дви­жения, которые допускала
ньютоновская механика.

Еще более радикальные изменения в учении о про­странстве
и времени произошли в связи с созданием об­щей
теории относительности, которую нередко называют новой
теорией тяготения, принципиально отличной от классической
ньютоновской теории. Эта теория впервые ясно и четко установила
связь между свойствами движу­щихся материальных тел и их
пространственно-времен­ной метрикой. Теоретические выводы из нее
были экспе­риментально подтверждены во время наблюдения сол­нечного
затмения. Согласно предсказаниям теории, луч света, идущий от далекой звезды и
проходящий вблизи Солнца, должен отклониться от своего
прямолинейного пути и искривиться, что и было подтверждено наблюдениями.
Нужно отметить, что об­щая теория относительности показала
глубокую связь между движением материальных тел, а именно
тяготею­щих масс и структурой физического пространства — вре­мени.

4.
Учение о самоорганизации

Научно-техническая революция,
развернувшаяся в последние десятилетия, внесла много нового в
наши представления о естественнонаучной картине мира. Возникновение
системного подхода позволило взгля­нуть на окружающий нас мир
как единое, целостное образование, состоящее из огромного множества
взаи­модействующих друг с другом систем. С другой сторо­ны,
появление такого междисциплинарного направле­ния исследований, как
синергетика, или учение о само­организации, дало
возможность, не только раскрыть внутренние механизмы всех эволюционных
процессов, которые происходят в природе, но и
представить весь мир как мир самоорганизующихся процессов.
Заслуга синергетики состоит прежде всего в том, что она впер­вые
показала, что процессы самоорганизации могут происходить в
простейших системах неорганической природы, если для этого
имеются определенные условия (открытость системы и ее
неравновесность, достаточное удаление от точки равновесия и некоторые другие).
Чем сложнее система, тем более высокий уровень имеют в них
процессы самоорганизации. Так, уже на предбиологическом уровне
возникают автопоэтические процес­сы, т.е. процессы
самообновления, которые в живых системах выступают в виде
взаимосвязанных процессов ассимиляции и диссимиляции. Главное достижение си­нергетики
и возникшей на ее основе новой концепции самоорганизации состоит в
том, что они помогают взглянуть на природу как на мир, находящийся
в про­цессе непрестанной эволюции и развития.

В каком отношении синергетический подход
нахо­дится к общесистемному?

Прежде всего подчеркнем,
что два этих подхода не исключают, а наоборот, предполагают и
дополняют друг друга. Действительно, когда рассматривают множество каких-либо
объектов как систему, то обращают внима­ние на их взаимосвязь, взаимодействие и
целостность.

Синергетический подход ориентируется на исследо­вание
процессов изменения и развития систем. Он изу­чает процессы возникновения и
формирования новых систем в процессе самоорганизации. Чем сложнее про­текают
эти процессы в различных системах, тем выше находятся такие системы на
эволюционной лестнице. Таким образом, эволюция систем напрямую связана с
механизмами самоорганизации. Исследование конкрет­ных механизмов
самоорганизации и основанной на ней эволюции составляет задачу конкретных наук.
Синерге­тика же выявляет и формулирует общие
принципы самоорга­низации любых систем и в этом отношении она анало­гична
системному методу, который рассматривает об­щие принципы функционирования,
развития и строе­ния любых систем. В целом же системный подход имеет более
общий и широкий характер, поскольку наряду с динамическими, развивающимися
системами рассмат­ривает также системы статические.

Эти новые мировоззренческие подходы к исследова­нию
естественнонаучной картины мира оказали значи­тельное влияние как на конкретный
характер познания в отдельных отраслях естествознания, так и на понима­ние
природы научных революций в естествознании. А ведь именно с революционными
преобразованиями в естествознании связано изменение представлений о картине
природы.

В наибольшей мере изменения в характере конкрет­ного
познания коснулись наук, изучающих живую при­роду. Переход от клеточного уровня
исследования к мо­лекулярному ознаменовался крупнейшими открытиями в биологии,
связанными с расшифровкой генетического кода, пересмотром прежних взглядов на
эволюцию жи­вых организмов, уточнением старых и появлением но­вых гипотез
происхождения жизни и многого другого. Такой переход стал возможен в результате
взаимодейст­вия различных естественных наук, широкого использо­вания в биологии
точных методов физики, химии, ин­форматики и вычислительной техники.

В свою очередь живые
системы послужили для хи­мии той природной лабораторией, опыт которой
ученые стремились воплотить в своих исследованиях по синтезу сложных
соединений. По-видимому, в не меньшей сте­пени учения и принципы
биологии оказали свое воз­действие на физику. Действительно, представление
о закрытых систе­мах и их эволюции в сторону беспорядка и
разрушения находилось в явном противоречии с эволюционной тео­рией
Дарвина, которая доказывала, что в живой приро­де происходят
возникновение новых видов растений и животных, их совершенствование и адаптация
к окру­жающей среде. Это противоречие было разрешено бла­годаря
возникновению неравновесной термодинамики, опирающейся на новые фундаментальные
понятия открытых систем и принцип необратимости.

5.
Революция в естествознании

Выдвижение на передний край
естествознания био­логических проблем, а также особая специфика
живых систем дали повод целому ряду ученых заявить о смене лидера
современного естествознания. Если раньше та­ким бесспорным лидером
считалась физика, то теперь в таком качестве все больше выступает
биология. Основой устройства окружающего мира теперь признается не ме­ханизм
и машина, а живой организм. Однако многочис­ленные противники такого взгляда не без основания
заявляют, что поскольку живой организм
состоит из тех же молекул, атомов,
элементарных частиц и кварков, то по-прежнему
лидером естествознания должна оставаться физика.

По-видимому, вопрос о
лидерстве в естествознании зависит от множества разнообразных
факторов, среди которых решающую роль играют значение
лидирующей науки для общества, точность, разработанность и общ­ность
методов ее исследования, возможность их приме­нения в других
науках. Несомненно, однако, что самыми впечатляющими для
современников являются наиболее крупные открытия, сделанные в
лидирующей науке, и перспективы ее дальнейшего развития. С этой точки
зрения биология второй половины XX
столетия может рассматриваться как лидер современного естест­вознания,
ибо именно в ее рамках были сделаны наибо­лее революционные открытия.

Говоря о революциях в естествознании,
следует в первую очередь отказаться от наивных и предвзятых представлений
о них, как процессах, связанных с лик­видацией прежнего знания, с
отказом от преемственно­сти в развитии науки и, прежде всего, ранее
накоплен­ного и проверенного эмпирического материала. Такой отказ
касается главным образом прежних гипотез и тео­рий, которые
оказались неспособными объяснить вновь установленные факты
наблюдений и результаты экспе­риментов.

Революционные преобразования в
естествознании означают коренные, качественные изменения в
концепту­альном содержании его теорий, учений и научных дис­циплин.
Развитие науки отнюдь не сводится к простому накоплению и даже обобщению
фактов, т.е. к тому, что называют кумулятивным процессом. Факты всегда
стре­мятся объяснить с помощью гипотез и теорий. Среди них
в каждый определенный период выдвигается наибо­лее общая или
фундаментальная теория, которая служит парадигмой, или образцом
для объяснения фактов из­вестных и предсказания фактов неизвестных.
Такой па­радигмой в свое время служила теория движения зем­ных
и небесных тел, построенная Ньютоном, поскольку на нее опирались все
ученые, изучавшие конкретные механические процессы. Точно так же все
исследовате­ли, изучавшие электрические, магнитные, оптические и радиоволновые
процессы, основывались на парадигме электромагнитной теории,
которую построил Д.К. Мак­свелл.

Понятие парадигмы, которое
ввел американский ученый Томас Кун (1922—1996) для анализа
научных революций, подчеркивает важную их особенность - смену
прежней парадигмы новой, переход к более об­щей и глубокой теории
исследуемых процессов. Однако он оставил без объяснения и анализа
вопрос о формировании
самой парадигмы.  По его мнению, развитие науки можно разделить на два этапа:

• нормальный, когда ученые заняты
применением пара­дигмы к решению конкретных проблем частного,
специального характера (так называемых головоломок)

• экстраординарный, связанный с поиском
новой пара­дигмы.
При таком подходе новая парадигма оказывается никак
не связанной с прежними исследованиями и поэтому ее возникновение остается необъясненной. В действитель­ности же, как видно из примеров аномальных
фактов, т.е. фактов, противоречащих
парадигме, процесс анализа, кри­тического
осмысления и оценки существующей парадигмы происходит уже на стадии нормальной науки.

Поэтому рез­кое и тем более
абсолютное противопоставление указанных этапов развития науки —
совершенно необоснованно, и оно встретило убедительную
критику со стороны многих видных ученых.

З А К Л Ю Ч Е Н И Е

Один из старинных девизов
гласит: “знание есть сила” Наука делает человека могущественным перед силами
природы. Великие научные открытия (и тесно связанные с ними технические изобретения)
всегда оказывали колоссальное (и подчас совершенно неожиданное) воздействие на
судьбы человеческой истории. Такими открытиями были, например, открытия в ХVII
в. законов механики, позволившие создать всю машинную технологию цивилизации;
открытие в ХIХ в. электромагнитного поля и создание электротехники,
радиотехники, а затем и радиоэлектроники; создание в ХХ в, теории атомного
ядра, а вслед за ним - открытие средств высвобождения ядерной энергии;
раскрытие в середине ХХ в. молекулярной биологией природы наследственности
(структуры ДНК) и открывшиеся вслед возможности генной инженерии по управлению
наследственностью; и др. Большая часть современной материальной цивилизации
была бы невозможна без участия в ее создании научных теорий,
научно-конструкторских разработок, предсказанных наукой технологий и др.

В современном мире наука
вызывает у людей не только восхищение и преклонение, но и опасения. Часто можно
услышать, что наука приносит человеку не только блага, но и величайшие
несчастья. Загрязнения атмосферы, катастрофы на атомных станциях, повышение
радиоактивного фона в результате испытаний ядерного оружия, “озонная дыра” над
планетой, резкое сокращение видов растений и животных – все эти и другие
экологические проблемы люди склонны объяснять самим фактом существования науки.
Но дело не в науке, а в том, в чьих руках она находится, какие социальные
интересы за ней стоят, какие общественные и государственные структуры
направляют ее развитие.

Наука - это социальный
институт, и он теснейшим образом связан с развитием всего общества. Сложность,
противоречивость современной ситуации в том, что наука, безусловно, причастна к
порождению глобальных, и, прежде всего, экологических, проблем цивилизации (не
сама по себе, а как зависимая от других структур часть общества); и в то же
время без науки, без дальнейшего ее развития решение всех этих проблем в
принципе невозможно. И это значит, что роль науки в истории человечества
постоянно возрастает. И потому всякое умаление роли науки, естествознания в
настоящее время чрезвычайно опасно, оно обезоруживает человечество перед
нарастанием глобальных проблем современности. А такое умаление, к сожалению,
имеет подчас место, оно представлено определенными умонастроениями, тенденциями
в системе духовной культуры. О некоторых из них надо сказать особо.

Список литературы

1.  
Т.Я. Дубнищева
«Концепции современного естествознания». Издательство «ЮКЕА», Новосибирск,
1997.

2.  
Пуанкаре А. О
науке. М., 1999.

3.  
Хакен Г.
Информация и самоорганизация. Макроскопический подход к сложным системам. М.,
2000.

4.  
Капица С.П.,
Курдюмов С.П., Малинецкий Г.Г. Синергетика и прогнозы будущего. М. 1997.

5.  
Ващекин Н.П.
Концепции современного естествознания. М.: МГУК, 2000 г.

6.  
Потеев М.И.
Концепции современного естествознания, Санкт-Петербург,
Питер, 1999 г.