Методология естествознания. Понятие естествознания. Составные части естествознания. Естествознания
 Скачать 86.6 Kb.
|
|
Методология естествознания. Понятие естествознания. Составные части естествознания. Естествознания – это совокупность наук о природе, рассматриваемых как единое целое. Точное естествознание – это оформленное, часто в математических формах, точные знания обо всем, что существует, существовало или может существовать во вселенной. Круг интересов точного естествознания обширен: от вопросов происхождения жизни до происхождения вселенной, следовательно, вообще говоря предмет естествознания – это природа в её естественном состоянии. Исторически сложилось, что этот предмет исследования изучает различные науки: 1) Физика. 2) Химия. 3) Биология. 4) Астрономия. 5) Геология. 5 приоритетных естественнонаучных направлений. Иерархичность составных частей. Значит, дисциплина устроена по принципу иерархичности. Впервые на иерархичность наук естествознания обратил внимание французский исследователь А. Амнер (1775-1836). На первое место ставит физику и считает её фундамент. Затем считает химию. Середина 19 века – Ф. Кекуле. Он ставит на первое место – механику. Затем физика, химия и биология. Современный подход: В виде графика: Ось x – M Ось у – t. М – мультиплетность – это уровневая величина, указывающая на «этаж», занимаемый наукой в системе естествознания 0 – физика – фундамент современного естествознания. Физика возникла первая по времени. 1 – химия – возникает отдельная наука (продвинута дальше по оси t. 2 – биология – продвинута дальше по T. Занимает положение всех этажей ниже и до 2. Являются связующим между гуманитарными и естественными науками. 3 – психология – касается оси t и доходит до 3 «этажа». Математика – это язык точного естествознания. Редукционизм – это сведение «высшего к низшему». Сведение биологии к физике и химии это редукционизм в науке. Обратное редукционизму течение носит название холизм. Пример холизма – это эволюционная физика или эволюционная химия. Использование методов не своей науки. Цели естествознания: 1) Выявление скрытых связей, составляющих органическое взаимодействие всех физических, химических и биологических явлений. Реализуется в интеграция естественнонаучного знания, а именно в создании так называемых междисциплинарных наук (новые науки, стоящие на пересечении традиционных естественных, например, биохимия, геохимия, физическая химия, астрофизика, астрохимия). 2) Более глубокое и полное познание физических, химических и биологических явлений. Эта тенденция реализуется в дифференциации естественнонаучного знания. Например, органическая химия, неорганическая химия, аналитическая химия. Привести примеры по физике и биологии. Соотношение естественнонаучных и гуманитарных наук. Трансдисциплинарные идеи естествознания. Науки: 1) Естественнонаучные. Дисциплины были перечислены выше. 2) Гуманитарные. Составные части гуманитарного направления: история, философия, социология, юриспруденция, политология, лингвистику и т.д. Особенности естественнонаучной и гуманитарной культуры: Учебник Горелов «КСЕ». Выписать оттуда. Для современной науки характерна тенденция к слиянию, интеграции, естественнонаучного и гуманитарного знаний, потому что человечество в конце 20 века столкнулось с экологическими, экономическими и т.д. глобальными проблемами. Когда человек не знает объективных законов природы, то он не может управлять социальными системами. В естествознании были сформулированы идеи, трансдисциплинарные, которые имеют естественнонаучные корни. У них принцип иерархичности, системности, целостности, эмпирической проверяемости. Автор Суханов. На фоне иерархичности смотреть пункт 1 Понятие системы. Структурные уровни организации материи. Впервые понятие системы было сформулировано в 1840 Ш. Жераром. Множество: 1) Сумативное. Простое сложение частей целого. Например, кирпич + кирпич, ½ собственности + ½ собственности. 2) Системное. Множество, части которого: 1) Тесно связаны между собой. 2) Взаимно влияют друг на друга. 3) Взаимно качественно преобразуют друг друга, то есть в системах имеются эмерджентные свойства (свойства, которыми обладает система как целое и которыми не обладают её части). Чем сложнее система, тем больше у неё эмерджентных свойств. В этой связи системы природы по сложности выстраиваются в физические, химические, биологические, социальные системы. Например, H + H --> Н2. Молекулы системные образования. Наличие связи выражается в четком выражении – энергия, с помощью которой выражается данное соединение = 100. То есть связь есть. Образуется с помощью ковалентной неполярная связь. При изменении пары на Cl водород изменяет свои характеристики. Системные образования. Все системные образования делятся на 2 группы: 1) Живой природы. Уровни: Нуклеиновые кислоты и белки, клеточный уровень, многоклеточные, вид, популяция, биоценоз, биосфера. 2) Неживой природы. Уровни: Физический вакуум, кварки, элементарные части, атомы, молекулы, макроскопические тела, планетарные системы, звездные и системы, галактические, метагалактика. По пространственно-временным характеристикам все системы природы делятся на объекты микро, макро и мега миров. Пространственные характеристики объектов макромира измеряют: в миллиметрах, метрах, сантиметрах, километрах. Времени: В минутах, секундах, часах, годах. Объекты микромира: Нанометрах, 10-15. Время жизни: 10-20 секунд до бесконечности. 15-20 миллиардов земных лет. Объекты мегамиров: К мегамирам относятся, чьи пространственные характеристики измеряют астрономическими единицами, парсек, световой год. Выписать дома определение этих величин. Туманность андромеды – ближайшая галактика к нам. Время жизни объектов мегамира: миллиардами, миллионами земных лет. В тестовых заданиях и на контрольным вопросам много вопросом по уровням организации. Уметь соотносить объекты микро макро миров. Научный метод. Все научные методы делятся на 3 большие группы: 1) Всеобщие. 1.1) Диалектический. 1.2) Метафизический. 2) Общенаучные. 2.1) Анализ. 2.2) Синтез. 2.3) Индукция. 2.4) Дедукция. 2.5) Гипотеза. 2.6) Моделирование. 2.7) Абстрагирование. 2.8) Аналогия. Дома выписать определения. 3) Конкретно-научные. Методы, которые применяются только в одной отрасли науки. Например, в юридических дисциплинах: императивный, диспозитивный. Физико-химические: метод меченых атомов, метод электронной спектроскопии, метод фракционирования, рентгено-структурного анализа, методы при жизненного анализа. Уровни познания. В науке выделяют 2 уровня познания: 1)* Эмпирический. 2)** Теоритический. По предмету исследования: *: реальные объекты природного или социального значения. **: предметом исследования идеальные объекты (материальные точка, идеальный газ, абсолютно черный объект). По способу достижения результата (методы): *: методы познания: эксперимент, наблюдение, описание, измерение. Выписать определение данных методов. **: аксиоматизация, формализация, депотетико-дедуктивные методы. Определения знать. По результату исследования: *: эмпирическое обобщение, эмпирически закон. **: гипотезы, законы, теории, научные картины мира. Критерии и нормы научности: 1) Принцип верификации. Эмпирическое подтверждение теоритических данных науки, путем сопоставления их с чувственными данными, экспериментами. 2) Принцип фальсификации. Означает, что предметом науки может быть только принципиально опровержимое знание. Например, астрология. В основе астрономии лежит естественнонаучный закон – все организмы на земле живут циклами, ритмами, которые определяются влиянием ближнего и дальнего космоса. Астрология считается около научной наукой, так как нет критерии оценки прогнозов. Логика и динамика развития естествознания. Глобальные научные революции. Надо обратиться к работе Т. Куна «Структура научных революции». Он вводит понятие парадигма, нормальная наука, научная революция. Он их использует, чтобы описать развитие науки. Парадигма – это «образец» научного знания. Признанное всем научным сообществом знание, в рамках которого можно ставить проблему и решать её на определенном временном отрезке. Нормальная наука – это сумативное накопление знаний в рамках существующей парадигмы. Научная революция – это радикальное изменение всех элементов науки. Элементы науки: факты (факты не меняются, меняются интерпретации, но только на переломных моментах), гипотезы, теории, законы, научные картины мира. С использованием этих понятий он изобразил динамику развития естествознания. Старая парадигма --> нормальная наука --> научная революция --> новая парадигма. И это крутится. В результате анализа развития, он выделяет 4 глобальные научные революции (комплексные (2 и более отраслей) и локальные (одна отрасль естествознания) и глобальные (все естествознание)): 1) Аристотелевская научная революция. Датируется 6-4 веком до н.э. Результат данной революции: геоцентризм. Основные достижения: науку стали отличать от освоения действительности и других форм познания. Выделены образцы научного знания: формальная логика Аристотеля, учение о доказательстве. Геоцентрическое учение о небесных сферах. Картина мира Древняя (КМД). 2) Ньютоновская научная революция. 16-18 веками н.э. Гелиоцентризм был положен в основу механистической картины мира (МКМ). Основные достижения: применение математики, созерцательное отношение к природе заменено на активное отношение к природе, разрушено представление о космосе как завершенном, гармоничном мире (учение Джордано Бруно о бесконечности Вселенной и множественности миров). Доминирующей является концепция абсолютной истины (истина абсолютна, может лишь подправляться с дальнейшим изменениями) 3) Эйнштейновская научная революция. Рубеж 19-20 столетия. В результате этой научной революции установилась концепция полицентризма, которая базируется на «все системе отсчета равноправны». Сменились 2 картины мира: Электро-магнитная и, впоследствии, заменена квантово полевой картиной мира (КПКМ). Основные достижения: достижения квантовой механики, отказ от центризма, переосмыслены исходные понятия (пространства, времени и т.д.), отвергнуто противопоставление субъекта и объекта познания, которое было характерно для всех картин мира до КПКМ. Знания объекта зависят от познающего. Любая картина обладает лишь относительной истинностью. 4) Пригожинская научная революция. 70 годы 20 столетия. Были положены работы русских космистов: К. Э. Циолковского, В. И. Вернандского, П. Теляр де Шарден «феномен человека». Суть этих работ: в науку возвращается антропный принцип (АП). Влияние человеческого фактора. Протагор до этих ученых провозгласил данный принцип. Суть в том, что «человек есть мера всем вещам». Существование существующих и не существование несуществующих. Антропоцентризм. Достижения: возвращение в науку антропного принципа, итогом является попытка создания единой теории поля, объединяющие 4 фундаментальных взаимодействия. Сильное взаимодействие, слабое, электромагнитное, гравитационное. Последняя теория – это теория суперструн. Следующий итог – это корреляция свойств окружающего мира и свойств наблюдателя. Антропный принцип, в контексте синергетического, самоорганизующегося процесса эволюции вселенной, идею корреляции свойств наблюдателя и свойств окружающего мира. Человек, в рамках данной картины мира предстает как продукт космической эволюции. Антропный принцип является предвестником диалектического понимания взаимопревращения материи и сознания. Любая картина мира отвечает на несколько вопросов: Представление о материи, представление и пространстве, представление о времени, представление о движении, представление о взаимодействии, представление об истинности получаемого знания. Как только одно из этих положений меняется, меняется все. В следующий четверг будет тестирование. Взять УМК и открыть вопросы к итоговому зачету. Первые 11 вопросов. В тесте 30 вопросов. Для зачета ответить на 18 вопросов. Кружки по КСЕ по четвергам 5-6 паров в 220 аудитории. Принести контрольные работы. Этапы развития естествознания. 1) Донаучный или философский этап. От античности до 16-17 веков. Наука в современном понимании этого слова, зародилось в Древней Греции. Древнегреческую науку можно поделить на 2 научных направления: 1) Идеалистическое. Ярчайшим представителем этого направления является Платон (428-348 гг. до н.э.). По Платону материя состоит из огня, воздуха, воды, земли. Платоновскому течению относится школа Пифагора, расцвет которой датируется 6 веком до н.э. По Пифагору число есть суть всех вещей. Любое явление природы, любое слово можно свести к определенному натуральному числу. По мнению Платону, материальный мир бытия есть отражение мира идей человека. А раз так, то Платоновская и Пифагорейская школы относятся к идеалистической идее. Аристарх Саморский (4-3 век до н.э.). Аристарх – идея гелиоцентризма. 1,6 считалось магическим числом в Пифагорейской школе. 2) Материалистическое. Представлено школами Демокрита (360-370 годы до н.э.) и Аристотеля (384-322 годы до н.э.). Демокрит считается основоположником атомистического учения. Атом далее не делим. Суть учений Демокрита сводятся к тому, что не существует ничего кроме атомов и пустого пространства. Атомы бесконечны по числу и разнообразны по форме. Из «ничего» не происходит ничего. Ничто не совершается случайно, а только по какому-либо основанию и в связи с необходимостью. Различия между вещами происходят от различия их атомов в числе, величине, форме. Эпикур (341-270 годы до н.э.) попытался на основе атомистического учения Демокрита объяснить все психические и естественные и социальные явления. Аристотель был наставником Александра Македонского, поэтому он спонсировал школу Аристотеля. Аристотель – выдающийся ученый своего времени. Основные работы: «физика», «метафизика», «о небе», «о животных». Дягилев «КСЕ» хороший учебник. Работа «о небе» выдвигается 2 веских доказательства в пользу шарообразности Земли: 1) Аристотель догадался, что лунное затмения происходят тогда, когда земля оказывается между луной и солнцем. Земля всегда отбрасывает на луну круглую тень, значит земля имеет форму шара. 2) Из опыта своих путешествий Греки знали, что полярная звезда в северных широтах выше, чем Южная, поэтому это говорит о том, что Земля имеет форму шара. В работе физика Аристотель высказывает предположение о том, что прямолинейное и равномерное видение, равно как и покой, не могут существовать без влияния сил извне. Эти высказывания сформировали представления о земле. Платон не принимал атомистическую теорию Демокрита. Учения Эвклида, Архимеда (прочитать учебник Волосовского по «основы естествознания»). Остановимся на работе Клавдия Птолемей (100-165 годы н.э.). Основная работа: «Великое математическое построение» или «Альмагест». Основные положения геоцентризма из этих книг: 1) Земля неподвижна и находится в центре мира. 2) Все планеты и солнце движутся вокруг земли. Имеют форму круга. 3) Движения планет по своим орбитам равномерно. Планеты располагались так: Земля, Луна, Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер, Сатурн и завершается неподвижной хрустальной сферой звезд. Большие круги деферент. А еще были малые круги эпициклы, то есть планеты двигались по спиральной форме. Порядка 2 тыс. лет в основу картины мира выдвигался: Причины долгожительства Геоцентризма: 1) Коррелируют с религиозными догмами. 2) Имеют мощную предсказательную силу, а именно, на основании расчетов Клавдия Птолемея вычислялись географические координаты объектов материального мира. Последний раз теория Птолемея послужила человечеству в 1475 году, когда немецкий математик Регигамонтан, выпускает математические таблицы, который вычислил положение Солнца и планет на 32 года вперед. Таблицы назывались «Эфемериды». Те карты, которые были построены на основании геоцентризма, гораздо точнее, чем те, которые были построены с помощью спутника. 3) В основу своих расчетов Птолемей положил математический метод, который получил название гармонический анализ (вычисление функций с любой степенью точности). 2) Научный этап развития естествознания. Начинается с выхода в свет работы Николая Коперника (1473-1543). Коперник имел блестящее образование в Итальянских школах. Выходит его книга «о вращении небесных тел». В этой работе были приведены 3 основных положения, которые были положены в основу теории Гелиоцентризма. В центре мира находится неподвижное солнце. Все планеты движутся вокруг солнца. Движения планет по своим орбитам равномерны. Картина мира, которая была представлена в этой работе, представляла собой следующее: В центре мира солнце. Затем меркурий, затем Венера, Земля с луной, Марс, Юпитер, Сатурн и завешает все мироздание неподвижная небесная сфера из звезд. Он не избавился от деферентов и эпициклов. Осталась хрустальная сфера звезд. Поэтому её именуют квазигелиоцентрической. Благодаря тому, что работа не была запрещена, она получила много последователей. Одним из таких последователей был Галилео Галилей (1564-1642). Его положения: 1) Позиционируется основоположником экспериментального естествознания. Коперник изобрел телескоп, а именно трубу, с увеличением в 30 раз, направил на солнце и луну. 2) Вывел революционный вывод: земное и небесное имеют единую природы происхождения. А это серьезный удар по религии. Закон инерции был сформулирован. 3) Закон механического принципа относительности. Смотри методическое пособие. Иоганн Кеплер (1571-1630). Знаменит тем, что сформулировал закона движения планет. Первый закон Кеплера звучит: 1) Каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце. 2) Каждая планета движется в плоскости, проходящей через центр Солнца, причем площадь сектора орбиты, описанного радиусом вектора планеты пропорционально времени обращения. В разных точках орбиты планеты двигаются с разной скоростью. Чем ближе к Солнцу, тем быстрее двигаются планеты, чем дальше, тем медленнее. Исаак Ньютон (1643-1727). Ньютон наряду с Лейбницем открывают дифференциальное и интегральное отчисления. Его работа: «Математические начала натуральной философии». Работа вышла в свет 1687 году. Работа делится на 3 большие части: 1) Ньютон приводит 3 закона движения. 1 закон: Всякое тело пребывает в состоянии покоя или равномерного движения до тех пор, пока действующие на него силы не изменяет его состояние. 2 закон: произведение силы прямо пропорционально произведение массы тела на его ускорение. Ускорение и сила – векторные. 3 закон: Действие всегда сопровождает равное по величине и противоположное по направлению противодействие. Этот закон работает независимо от сложности системы и от уровня организации. 2) Посвящена закону всемирного тяготения, а именно, Ньютон вывел математическое выражение закона Всемирного тяготения. Сила, действующая на Земля (формула Ньютона). 3) Ньютон излагает общую систему мира. В этой части излагает новую систему мира: 1) Теория сжатие Земли у полюсов. Исходя из законов Всемирного тяготения, он выводит данное положение. С 1735 и 1744 годы были измерены дуги земного экватора. Затем, путем простого сравнительного анализа понимают, что Земля у полюсов сжата. Отсюда следует что верной казалось теория Ньютона, значит закон верно отражает реальную действительность. 2) теория приливов и отливов. 3) Теория движения комет. Второй успех закона Всемирного тяготения заключается в том, что Алексий Клеро вывел время расчет возвращения кометы Галлея. Датировано это 4 апреля 1759 года. Ошибся всего на 19 дней. 4) Теория возмущения в движениях планет. Ж. Ливере предсказал существование еще одной планеты в солнечной системе – планеты Нептун. Он это вычисли на основании возмущений на планете Уран. 23 сентября 1846 года была обнаружена планета Нептун. 3 часть работы Ньютона посвящена мировоззрению и методологии исследования. Новый взгляд базировался на: 1) Не должно приниматься иных причин в природе, сверх тех, которые истины и достаточны для объяснения явлений. 2) Одинаковым явлениям необходимо приписывать одинаковые причины. 3) Независимые и неизменные свойства при экспериментах свойства тел, по Ньютону можно принимать за общие свойства материальных тел. 4) Законы, индуктивно найденные из опыта нужно считать верными, пока им не противоречат другие наблюдения. Это правила, которые положены гипотетико-дедуктивного метода. Отец этого метода Исаак Ньютон. |