ксе. Научная картина мира
 Скачать 60.88 Kb.
|
  Найдыш, Садохин – учебники. Научная картина мира.План:
А) классическая картина мира. А1) механическая картина мира. А2) электро-динамическая картина мира. Б) нео-классическая картина мира. В) пост-классическая картина мира. 2. НКН – это научное мировоззрение, то есть взгляд на мир с научной точки зрения. В истории человечества научное мировоззрение появляется довольно поздно, начинает формироваться с 16 века н. э. до этого основными типами мировоззрения были мифология, религия, философия. Науке непосредственно предшествовала натурфилософия. Натурфилософия возникает в античной философии еще в 6 веке до н. э. Натурфилософия содержала в себе зачатки научных представлений древних в обобщенном виде. Начиная с 15 века, появляется экспериментальное естествознание. И в то же время возникает потребность в углублении и расширении знаний. В связи с этим, начиная с 15 века, в натур-философии появляется разделения на частные науки. Первой научной проблемой стала проблема изучения механического движения. В период с 16 по 18 век складывается основной круг научных проблем и основные подходы к их решению. В этот период складывается классическая картина мира. Механическая картина мира.16-17 века. Основоположниками являлись Исаак Ньютон, Галилео Галилей, Иоганн Кеплер. Научное описание мира в любом мировоззрении начинается с проблемы поиска элементарных объектов. То есть самых маленьких «кирпичиков» мироздания. С точки зрения Ньютона элементарными объектами мира являются атомы. Представление об атомах появилось еще в 4 веке до н. э. и придумали их Левкипп и Демокрит. Атомы – это мельчайшие далее неделимые материальные частицы, они находятся в постоянном движении, двигаясь, сталкиваются, и по мысли Демокрита сочетаются в пустом пространстве. Атомы различаются по форме и размерам, соответственно образование того или иного тела зависит от того, какие атомы сочетаются между собой. Ньютону, как ученому, было важно объяснить, что является причиной движения и сочетания атомов. По мнению Ньютона, основной причиной движения атомов является гравитация (силу притяжения, которая действует между всеми материальными телами (это первое свойство гравитации «универсальность). Второе свойство гравитации – интенсивность. Гравитация это самая малая сила, которая только существует в природе. Еще одной научной проблемой для Ньютона была проблема устройства пространства и времени. Разделяя атомистику Демокрита, Ньютон соглашался и с его представлениями о пространстве и времени. Ньютон полагал, что пространство – это абсолютная пустота, вечная и неизменная, которая существует независимо от наполняющих её предметов. Время он понимал как чистую длительность, «без примесей событий». В целом, мир в механическом мировоззрении представлялся как гигантская машина, механизм. Прообразами мира и человека считались механизмы, особенно популярными прообразом были механические часы, в том смысле, что все последовательно: «одно колесико, крутит другое и тд». В мире, как в механизме, не может быть случайны деталей. Мировоззренческим выводом по механической картине мира была идея Лапласовского детерминизма. Детерминизм – философское учение о причине и следствии. Проблемой в этом учении является вопрос о случайности или закономерности мира. Лапласовское учение это идея жёсткого детерминизма, идея о том, что никаких случайностей нет и быть не может, все имеет свою причину, отсюда основной целью классической науки является выявления внутренних причин. Электродинамическая картина мира.18-19 века. Основоположниками считаются Эрстед, Фарадей, Максвелл. Началось это мировоззрение также с проблемы поиска элементарных объектов. В 18 веке наука познакомилась с тем, что материя существует не только в форме вещества ( вещество, устроенное заново), но и в форме поля (поле устроено из волн). В 18 веке основным объектом изучения стали не атомы, а волны. Первоначально познакомились только с существованием электромагнитного поля. Отсюда мировоззрение получило название электро-динамическая картина мира. Основная сила природы, которая исследуется в этот период и которая управляет волнами, - это сила электромагнетизма. К концу 19 века в классической науке созрел кризис. Обусловлен он был несколькими причинами: 1. Возникло противоречие между механической и электродинамической картиной мира. И та и другая пытались описать мир, начиная от самых элементарных объектов, но оказалось, что атомы и волны имеют различные свойства. Мир устроенный из атомов допускает существование пустоты, отсюда основной свойство мира, в рамках механической НКН, является наличие дискретности (прерывности). Волны протяжены по своей природе, они заполняют все пространство, отсюда в таком мире пустоты существовать не может. И основным свойством такого мира является континуальность (длительность, протяженность). 2 . Были обнаружены явления, которые сочетали в себе свойства и частиц и волн (явление света). Этот кризис привел к смене научного мировоззрения. Неоклассическая картина мира.19 век – 60 годы 20 века. 1897 Дж. Томсон электрон – первую элементарную частицу. Открытие электрона породило целый ряд научных проблем:
Свойства элементарных частиц.
Свойства и классификации эл частиц, и кварки. Семинар. НКН. Понятие, структура и функции.Система наиболее общих взглядов и представления о мире и человеке, а также о возможных способах познания действительности. 2 уровня познания:
Система наглядных представлений действительности Эмпирический уровень (эмпирия – практика.)
Основные элементы НКН:
Функции.
Относительно элементарных частиц в неоклассической картине мира была обнаружена новая сила природы - сила слабого взаимодействия. Эта сила вызывает взаимопревращения частиц. Также в неоклассической картине мира появилась новая теория о пространстве и времени: теория относительности (далее – ТО) Альберта Эйнштейна. Согласно ТО, в мегамире свойства пространства и времени изменяются по сравнению со свойствами пространства и времени в макромире. В макромире можно говорить о пространстве и времени, как о самостоятельных сущностях. А в мегамире пространство, время и материя взаимно влияют и изменяют друг друга. В неоклассической картине мира произошла смена типа детерминизма. От Лапласовского детерминизма наука перешла к вероятностному. Вероятностный детерминизм – это идея о том, что в мире случайности могут быть объективны. К смене типа детерминизма послужило несколько причин:
Постклассическое естествознание.Научное мировоззрение второй половины 20 века. Началась данная картина мира с поиска элементарных объектов. Проблема возникла в следующем: ко второй половине 20 века было обнаружено множество элементарных частиц. В науке существует общая закономерность: многообразие указывает на наличие более простого. Данная закономерность указывала на то, что элементарные частицы далее делимы. В 60 годы 20 века Гелл-Манн и Цвейг предложили гипотезу кварков. Кварками они назвали те мельчайшие частицы, из которых устроены так называемые «элементарные частицы». Относительно кварков, в постклассической картине мира, была открыта еще одна, новая, сила природы - сильное взаимодействие. Основная идея этой силы заключается в том, что сильное взаимодействие связывает кварки до элементарных частиц. По поводу пространства и времени, в современной науке считается, что обе концепции Ньютоновская и Эйншетновская – обе верны, но имеют каждая свою область применения. Теория Ньютона описывает пространство и время макромира, а теория Эйнштейна описывает пространство и время мегамира. По поводу соотношения случайностей и закономерностей мира в постклассическом естествознании возникает новая теория Синергетика, согласно которой случайности способны формировать новые закономерности. Картины мира Типы взаимодействий.
Механизмы, передачи взаимодействия. Исаак Ньютон в свое время полагал, что сила передается на любое расстояние, мгновенно, без помощи посредников, через пустое пространство. Данная идея в науке получила название принципа дальнодействия. В настоящее время у термина «дальнодействие» есть два значения.
Согласно современным научным представлениям, термин «дальнодействие» используется только во втором значении. Полагают, что гравитация и электромагнетизм – это силы, распространяющиеся на большие расстояния. У гравитации основная область действия - мегамир. Электромагнетизм основной областью распространения имеет макромир. Современная наука полагает, что основным механизмом передачи силы является не дальнодействие, а близкодействие. У близкодействия тоже есть два значения.
Слабое и сильное взаимодействие передаются только на маленькие расстояния, и, следовательно, действуют эти силы только в пределах атома, то есть областью распространения этих сил - микромир. Близкодействие, как механизм передачи силы. У каждой силы есть свой источник, есть свое поле, поле сложено из соответствующих частиц переносчиков, каждая сила имеет свое расстояние действия. Источник порождает вокруг себя соответствующие частицы-переносчики. Они создают собой соответствующее поле. Частицы переносчики распространяются только на определенные расстояния. Если, по мере распространения, переносчики встречают аналогичных переносчиков от другого, но такого же источника, то тогда между ними возникает взаимодействие. У каждой силы свой характер взаимодействия. И наоборот – если переносчики распространяются на определенные расстояния и не встречают других таких же переносчиков, то они затухают. 2. Например, у гравитации источником являются массы, массы порождают вокруг себя источников, которые называются гравитоны. Таким образом, вокруг источника формируется гравитационное поле. Если гравитоны от одной массы долетают до гравитонов от другой массы, то между массами возникает гравитационное притяжение. И наоборот: если гравитоны от первой массы не долетают до гравитонов от второй, то тогда взаимодействия не происходит и притяжения не ощущается. Свойства гравитации:
Современные представления об электромагнетизме. Механизм: источником электромагнитного взаимодействия являются электрические заряды (кулоновские заряды). Переносчики – фотоны (порции электромагнитного поля). Взаимодействие: может быть и притяжение, и отталкивание. Свойства:
Слабое взаимодействие. Считается, что впервые со слабым взаимодействием познакомились китайские астрономы (голубые звезды). Но только в 19 веке было обнаружено было открыто явление радиоактивности. И то и другое - это проявление одной силы. Источником являются адроны, переносчиками – векторные бозоны. Поле называется «поле слабого взаимодействия». Характер взаимодействия: взаимопревращения элементарных частиц. Свойства:
Кварки.Самые мелкие на сегодняшний момент образования, которые способны сочетаться в элементарные частицы. Свойства кварков:
Лекция по пространству и времени + комология.
1 вопрос:идея упорядоченности мира возникает еще в мифологии. Первая философия продолжала существовать и развиваться эта идея. В античной философии эта идея нашла отражение в категории «космос». Этот термин впервые ввел Пифагор. Пифагор считал, что весь мир – это гармония, в мире господствует красота порядка и все это выражено термином «космос». В 16 веке н. э. с появление первой науки идея мира, как космоса была переосмыслена (сама идея сохранялась, но в классической науке эта идея нашла эмпирическое подтверждение в виде законов сохранения). Первый закон – закон сохранения массы. Идея о том, что до и после взаимодействия масса веществ должна быть равной. Второй закон – закон сохранения энергии. Энергия не возникает и не уничтожается, а переходит из одного вида в другой. Закон сохранения импульса. Импульс – момент движения. Закон сохранения заряда. Ни +, ни – не могут возникнуть отдельно друг от друга и не могут исчезнуть независимо друг от друга. Законы сохранения выражали древнюю идею о наличии в мире порядка и симметрии. Эти законы утверждали единство материального мира, свидетельствовали о детерминизме. В целом, законы сохранения получили название «динамические законы». Эти законы, которые, несмотря на всевозможные преобразования, внутри систем утверждают сохранения основных параметров. Динамические законы были введены для описания закрытых систем. Закрытая система – это система, которая не обменивается с внешней средой ни веществом, ни энергией, ни информацией. - это системы, для которых предполагается, что внешние воздействия гораздо меньше тех, что происходят внутри системы, и внешними воздействиями можно пренебречь. Таким образом, открытие законов сохранения соответствовало древним философским учениям, и поэтому составило мировоззренческую основу классической науки. Из законов сохранения следовала идея симметрии в мире. Симметрия на уровне физических исследований выглядела следующим образом: возможно говорить об обратимости физических процессов. В философии эти новые идеи получили воплощение в виде Лапласовского детерминизма (о том, что в мире жесткая цепочка причинно-следственных связей – см. выше). В 19 веке классические идеи о порядке в мире стали приводить к парадоксальным заключениям: если классическая наука утверждала обратимость физических процессов, то новое открытие свидетельствовали о том, что не все процессы можно обратить вспять. Несоответствие между классической физики и классической биологии невозможно было оставить без внимания по той причине, что мир есть единое целое и наиболее фундаментальные законы мира должны быть общими. Данное противоречие углубилось в период становления классической термодинамики. 2 вопрос:В 19 веке одним из центральных объектов изучения стали тепловые процессы. Новые закономерности, которые наука открыла относительно тепловых процессов, получили общее название термодинамики. Суть новых закономерностей сводилась к тому, что тепловые процессы не подаются точному механическому описанию. Для этих процессов возможно только статистическое описание. Так как тепловые процессы это есть процессы, в которых участвуют большое количество частиц. Таким образов в науке вместо динамических законов появились статистические. Основу классической термодинамики составляли 2 начала:
Для характеристики таких систем немецкий физик Рудольф Клаузиус ввел дополнительную величину, которую затем назвали энтропией – это мера беспорядка в системе, мера хаоса. Было показано, что в закрытых системах с течением времени вся внутренняя энергия в процессе совершения работы а переходит в тепловую энергию. Тепловая энергия равномерно рассеивается по всей системе, таким образом, что температура внутри системы увеличивается. С увеличением теплоты увеличивается хаос движения молекул, таким образом, энтропия в системе увеличивается. Вторая формулировка второго начала - энтропия в замкнутой системе постоянно увеличивается. Из этой формулировки следовало, что в мире не только асимметрия, но и уменьшение качества энергии. То есть с течением времени система будет приходить в состояние полного хаоса или деградации. В связи с этим была сформулирована гипотеза тепловой смерти вселенной. Таким образом, классическая термодинамика усугубила противоречия между физикой и биологией. 3 вопрос.Противоречия, возникшие в классической термодинамике, разрешились в 20 веке с предположением о том, что все реально существующие системы являются открытыми. Открытые системы производят в себе энтропию (S – тепловую энергию), но они её в себе не накапливают. Происходит обмен в том числе энтропией с окружающей средой. Таким образом, для открытых систем состояние термодинамического равновесия (когда вся внутренняя энергия перешла в тепло, которое рассеялось по пределам системы и энтропия достигла MAX) может и не наступить. Открытие новых термодинамических закономерностей получило название неравновесная термодинамика. Для открытых систем возможен случай, когда отток энтропии больше того, сколько поступает, больше притока. Поскольку система отдает больше беспорядка, это является условием возникновения порядка в системе. Такая система, за счет повышения порядка, переходит в другое состояние, более организованное. Происходит самоорганизация в системе. Такие процессы изучает новая наука – синергетика (теория самоорганизации открытых систем). Механизм синергетики.Процесс самоорганизации осуществляется через точку бифуркации (момент в существовании системы, когда у нее появляется выбор между старым состоянием и возможным переходом в новое, качественное состояние) и через флуктуации (случайные отклонения от основного параметра). До точки бифуркации система развивается по некоторой общей необходимости, в таком состоянии флуктуации если и совершаются, то не оказывают существенного воздействия на систему. Однако флуктуации способны накапливаться. Накапливаясь, они создают неравновесное состояние в системе. В точке бифуркации неравновесность максимальна. В таком состоянии флуктуации определяют выбор дальнейшего направления развития системы. Идея синергетики. Случайности способны накапливаться и формировать собой новые закономерности. Это новый вариант понимания детерминизма. Концептуальные системы химии.
Введение. Химия– это наука о процессах качественного и количественного образования веществ. Как род знания она возникает за несколько тысячелетий до нашей эры. Как наука химия начинает формироваться с 17 века. Химия и как наука всегда содержала в себе две принципиальные особенности: Во-первых, она всегда была и наукой, и производством одновременно; Во-вторых, химия сама всегда порождала свой объект исследования. Будучи наукой, химия и изначально, и до сих пор ставит перед собой две задачи:
По мере развития химического знания оказалось, что свойства веществ зависят от 4 факторов:
Знание об этих 4 факторах сформировалось в истории химии в виде 4 учений. Учение о составе вещества. Идею о том, что свойства зависят от состава вещества выдвинул Р. Бойль. Поскольку, состав может быть двух видов: количественный и качественный. Таким образом, в учении о составе вещества можно выделить две части.
Открытие новых химических элементов продолжается до сих пор. Новые химические элементы получают путем синтеза. Но общий принцип понимания химических элементов остался тем же.
В конце 19 века экспериментально Курнаков и Коновалов открыли существование веществ переменного состава. Вещества переменного состава – вещества, которые в зависимости от способа получения могут менять свой количественный состав. Такие вещества имеют не молекулярное строение (это значит, что в таком веществе атомы упакованы не в молекулы, они сразу упакованы в вещество). Например, таким веществом является поваренная соль NaCl. Вещества переменного состава изменяют свой количественный состав в процессе химических преобразований, однако они не изменяют качественный состав и они не изменяют пропорциональность химической формулы. На сегодняшний момент известно о веществах как переменного, так и постоянного состава. К веществам переменного состава в основном относятся неорганические вещества, и их, в честь Бертолле назвали Бертоллидами. Вещества постоянного состава это в основном органические вещества, и их назвали в честь Дальтона – дальтониды. Химическая термодинамика. Пойдут ли реакции самопроизвольно? На возможность самопроизвольного протекания реакции влияют два фактора. Эти факторы носят характер тенденции, или закономерностей.
Любая система стремится к уменьшению потенциальной энергии. В химии данная тенденция реализуется через самопроизвольное протекание экзотермических реакций (реакции с выделением теплоты). В химической термодинамики для характеристики тепловых процессов была введена дополнительная величина – энтальпия, h. Это количество энергии, которое было затрачено на получение данного вещества. A+ B=C. для тепловых процессов возможны два случая: 1) когда сумма энтальпий и сходных веществ больше, чем энтальпия продукта (экзотермическая реакция – это реакция при которой изменение энтальпии <0). 2). Когда сумма энтальпий и сходных веществ меньше, чем энтальпия продукта (эндотермическая реакция – изменение энтальпии >0)/ Ha Hb Hc Изменение энтальпии – когда из продукта вычитают то, что было.
Согласно второму началу термодинамики, в закрытых системах увеличивается энтропия, в химии данная тенденция реализуется через самопроизвольное протекание реакций с образованием газов. В процессе химических реакций могут образовываться вещества трех агрегатных состояний. Из трех агрегатных состояний максимальной энтропией обладают газы. Таким образом, самопроизвольно образуются газы. Для обобщения действия этих двух тенденций в химии была введена дополнительная величина, получившая название энергия Гиббса (G). Энергия Гиббса соединяет в себе два фактора энтальпии и энтропии. ∆G= ∆H – Т*∆ S. Согласно термодинамическим расчетам самопроизвольно протекают реакции при условии, если дельта G будет меньше нуля. Если реакция протекает при небольших температурах, то тогда множитель Т*∆ S будет незначительным, и им можно пренебрегать, и тогда определяющим параметром будет параметр будет энтальпия, согласно которому самопроизвольно протекают экзотермические реакции. Значит, при маленьких температурах самопроизвольно протекают экзотермические реакции. Если реакция протекает при больших температурах, то самопроизвольно образуются газы. Пренебрегаем энтальпией, и остается энтропийный фактор. По энтропийному фактору самопроизвольно протекают реакции с образованием газов, и, значит, при высоких температурах образуются газовые молекулы. Химическая кинетика. - учение о скорости реакции. На скорость реакции влияют следующие факторы:
4 концептуальная система. До середины 20 века считали, что к самоорганизации способны только биологические системы, или живые организмы. К середине 20 века был накоплен фактический материал, показывающий, что к самоорганизации способны и не живые системы, сначала это было замечено в физических системах, потом в химических. Период с 1951-1956 годы два советских на тот момент ученых Белоусов и Жаботинский обнаружили и объяснили явление «химических часов». Таким образом, в науку вошло понятие химическая эволюция. Существует два подхода к эволюции химических систем:
Биологические концепцииПроблема сущности и происхождения сущности
1 вопрос. Биология, как наука начинает формироваться в 17 веке, но зачатки биологических знаний содержались еще и в древней философии. Например, первые опыты по выведении новых сортов растений проводились еще во втором тысячелетии до нашей эры в Индии. В ранней философии уже сформировались основные варианты к философскому размышлению о жизни. Принято говорить о двух подходах:
2 вопрос. В настоящее время насчитывает около 1,500 определений жизни. Множество определений указывает на сложность феномена. До середины 20 века существовало одно определение, данное Энгельса: жизнь, это способ существования белковых тел. К середине 20 века был изучен материал о составе и строении живых клеток, оказалось, что просто к белкам живое свести нельзя, и поэтому, определение Энгельса не имеет права на существование. Подходы к определению жизнь:
В настоящее время существует проблема определения жизни. Атрибуты жизни. Рассматривая специфику живого, можно говорить об отличии живого и неживого, а можно говорить об атрибутах и признаках живого. Эти два подхода дополняют друг друга. Живое отличается от неживого на трех уровнях
Из атрибутов можно назвать следующее:
Гипотеза Опарина. Гипотеза самопроизвольного зарождения жизни. Гипотезу развивал Аристотель: частица вещества содержит некоторое активное начало, которое может порождать жизнь. 1688 Франческо Реди подверг теорию сомнению, проведя ряд экспериментов, доказал, что жизнь зарождается из предыдущей жизни. 1860 Пастер показал, что бактерии вездесущи и живые материалы могут быть заражены живыми существами. Для возникновения организмов необходим живой организм. Панспермия. Возникла в 1865 году (Рихтер). Заключалась в том, что жизнь на Землю была занесена посредством метеорита, например. Сама теория опирается на вечность жизни и распространенность жизни во вселенной. Были найдены бактерии с невероятно древним возрастом и некоторые ученые пришли к исследованию, что они не могли самозародиться. Но другие ученые утверждают, что не все бактерии могут пережить такое «путешествие» на метеорите. Гипотеза Вернадского. гипотеза геологическое вечности жизни – Земля имеет неразрывную часть с жизнью. Условия для происхождения жизни на земле присутствовали изначально. На первый план встала теория о абиогенном синтезе. «Жизнь – это явление космическое» - Вернадский, представитель космизма. Жизнь возникла не на Земле, а космосе и относительно Земли – она вечна. Гипотеза биохимической эволюции. 1923 год Алексей Опарин – миллиарды лет назад при формировании планеты первыми веществами были углеводороды, которые образовывали сложные химические вещества с рядом других веществ. Органические вещества создавали прочные молекулярные связи. То есть в мировом океане существуют неорганические вещества, те соединения, включающие в себя органогены. Затем образуются органические вещества, которые, концентрируясь, образуют коацерваты. Но второй части – накопления неорганических веществ (коацерватов), таким путем невозможно (1:20 в двухсотой степени). Джон Халдей – жизнь явилась результатом длительных углеводородных соединений. Миллер смоделировал возможные условия появления жизни на Земле. Эта теория была признана многими учеными, но из-за множества предположений вызывает сомнения. Креационизм. Имеет два источника. Своим становлением обязан религии. С другой стороны обязан целой серии научных фактов – невозможность объяснения появление духовной жизни человека. Все материальное и нематериальное создано богом. Ученый креациоизм, Староземельный креационизм Младоземельный креационизм. Посмотреть о «Геном человека». Биосфера и цивилизация.Вернадский: живые организмы существуют, только взаимодействуя со средой. Биосфера – это система всех живых организмов, которые играли (разложившиеся, умершие) или играют на сегодняшний момент существенную роль на планете. Среда – это все то, что окружает организм и прямо или косвенно воздействует на него. Элементы среды для организмов имеют три варианта значения:
Экология – учение о среде, о месте обитания. В среде экологических факторов есть те, без которых организм не может существовать, такие факторы иначе называют условия существования. Структура биосферы. Вернадский выделил три основных компонента:
Самым активным является живое вещество, активность живого вещества проявляется в его функциях. Реализует пять функций и в этом непосредственно проявляет свою активность.
В зависимости от выполнения какой-либо из функций в преобладающем виде выполняют живые организмы, они делятся на три вида:
Концепции ноосферы. Термин ноосфера появился во французской литературе. Звучал он как сфера разума, сфера мысли. Это определение казалось абстрактным, широким. Вернадский: Ноосфера – это планета (биосфера), находящаяся на качественно новом этапе развития. Новое качество заключается в умении человека разумно управлять биосферой. Предлагает закон перехода биосферы в ноосферу
Концепция ноосферы Вернадского рассматривается как современная, но с элементами утопии. Современная техносфера: возможно ли перейти от техносферы к ноосфере? Вопрос проблематичный. Глобальные проблемы. Термин возник в 60 – е годы 20-ого века для обозначения проблем общепланетного масштаба. Критерии:
Классификация.
2 аспекта: А) нехватка Б) искусственность пищи 4. проблемы человека, как индивида. 5. проблема сохранения человеческой телесности (биоэтика). 6. проблема человеческой культуры. |