Предмет курса Концепции современного естествознания и социальные функции естественных наук
 Скачать 341.5 Kb.
|
|
38.Взаимосвязь и взаимообусловленность явлений природы, типы взаимодействий. Фундаментальные физические взаимодействия. Все многообразие взаимодействий подразделяется в современной физической картине мира в соответствии с различной интенсивностью протекания взаимодействия элементарных частиц феноменологически делят на 4 типа: сильное, электромагнитное, слабое и гравитационное.По современным представлениям все взаимодействия имеют обменную природу, т.е. реализуются в результате обмена фундаментальными частицами – переносчиками взаимодействий. Каждое из взаимодействий характеризуется так называемой константой взаимодействия, которое определяет его сравнительную интенсивность, временем протекания и радиусом действия. Электромагнитное взаимодействие. Первой единой теорией электромагнитного поля выступила концепция Дж. Максвелла. Электромагнитные взаимодействия существуют только между заряженными частицами: электрическое поле — между двумя покоящимися заряженными частицами, магнитное — между двумя движущимися заряженными частицами. Электромагнитные силы могут быть как силами притяжения, так и силами отталкивания. Электромагнитное взаимодействие отличается от других участием электромагнитного поля. Электромагнитное взаимодействие обеспечивает связь ядер и электронов в атомах и молекулах вещества, и тем самым определяет возможность устойчивого состояния таких микросистем. Частица-переносчик – фотон (g-квант). Слабое взаимодействие элементарных частиц вызывает очень медленно протекающие процессы с элементарными частицами, в том числе распады квазистабильных частиц. Слабое взаимодействие гораздо слабее не только сильного, но и электромагнитного взаимодействия, но гораздо сильнее гравитационного. Одноименно заряженные частицы отталкиваются, разноименно — притягиваются. Переносчиками этого типа взаимодействия являются фотоны. В результате слабых взаимодействий нейтроны, входящие в состав атомного ядра, распадаются на три типа частиц: положительно заряженные протоны, отрицательно заряженные электроны и нейтральные нейтрино. Слабое взаимодействие связано со всеми видами b-распада, многие распады элементарных частиц и взаимодействие нейтрино с веществом. Частица – переносчик - векторный бозон. Сильное взаимодействие удерживает протоны в ядре атома, не позволяя им разлететься под действием электромагнитных сил отталкивания. Сильное взаимодействие ответственно за образование атомных ядер, в нем участвуют только тяжелые частицы: протоны и нейтроны. Ядерные взаимодействия не зависят от заряда частиц, переносчиками этого типа взаимодействий являются глюоны. Примером сильного взаимодействия выступают термоядерные реакции на Солнце и других звездах. Принцип сильного взаимодействия использован при создании водородного оружия. Сильное взаимодействие элементарных частиц вызывает процессы, протекающие с наибольшей по сравнению с другими процессами интенсивностью и приводит к самой сильной связи элементарных частиц. Частицы – переносчики - p-мезоны. Гравитационное взаимодействие элементарных частиц является наиболее слабым из всех известных. Гравитационное взаимодействие на характерных для элементарных частиц расстояниях дает чрезвычайно малые эффекты из-за малости масс элементарных частиц. Гравитационное взаимодействие имеет бесконечно большой радиус действия. Поэтому, например, на тела, находящиеся на поверхности Земли, действует гравитационное притяжение со стороны всех атомов, из которых состоит Земля. Гравитационное взаимодействие является универсальным, однако в микромире учитывается, так как из всех взаимодействий является самым слабым и проявляется только при наличии достаточно больших масс. Его радиус действия не ограничен, время также не ограничено. 39.Порядок и хаос в материальном мире, роль синергетики в осмыслении этих явлений. Говоря о методологической и исторической судьбе понятий "хаос" и "порядок", мы можем отметить следующий парадокс: являясь наиболее древними обобщающими первообразами, матрицами мироописания, известными еще со времен мифов и космогонии, и находя впоследствии применение в самых разных науках, эти понятия, тем не менее, так и не обрели до сих пор своей терминологической четкости. Можно сказать, что в истории науки речь шла не об изучении феноменов хаоса и порядка как таковых, а об исследовании отдельных атрибутивных характеристик этих феноменов. Так, в естественнонаучном плане (в первую очередь, в термодинамике) соотношение хаоса и порядка определялось и измерялось ростом энтропии как показателем раз упорядоченности. Другими научными направлениями, проявляющими особый интерес к проблемам хаоса и порядка, были социология и общенаучные концепции (кибернетика, общая теория систем), в которых хаос и порядок сопрягались с развитием социальных систем разного уровня. Синергетика — наука, целью которой является выявление, исследование общих закономерностей в процессах образования, устойчивости и разрушения упорядоченных временных и пространственных структур в сложных неравноценных системах различной природы (физических, химических, биологических, экологических и др.). Синергетические закономерности 1. Для этого система должна быть открытой, и от точки термодинамического равновесия. Главенствующую роль в окружающем мире играет не порядок, стабильность и равновесие, а неустойчивость и неравновестность, от есть непрерывно флуктуируют. 2. Фундаментальным условием самоорганизации служит возникновение и усиление порядка через флуктуации. 3. В особой точке бифуркации флуктуация достигает такой силы, что организации системы не выдерживает и разрушается, и принципиально невозможно предсказать: станет ли состояние системы хаотичным или она перейдет на новый, более дифференцированный и высокий уровень упорядоченности. В точке бифуркации система может начать развитие в новом направлении, изменить свое поведение. Под точкой бифуркации понимается состояние рассматриваемой системы, после которого возможно некоторое множество вариантов ее дальнейшего развития. Наглядный образ бифуркации дает картина В. М. Васнецова «Рыцарь на распутье». 4. Новые структуры, возникающие в результате эффекта взаимодействия многих систем, называются диссипативными, потому что для их поддержания требуется больше энергии, чем для поддержания более простых, на смену которым они приходят. Те траектории или направления, по которым возможно развитие системы после точки бифуркации и которое отличается от других относительной устойчивостью, называется аттрактором. Аттрактор- это относительно устойчивое состояние системы, притягивающее к себе множество «линий» развития, возможных после точки бифуркации. Случайность и необходимость взаимно дополняют друга в процессе возникновения нового. 5. Диссипативные структуры существуют лишь постольку, поскольку система рассеивает энергию, а, следовательно производит энтропию. Из энтропии возникает порядок с увеличением общей энтропии. Так из хаоса (неустойчивости) в соответствии с определенной информационной матрицей рождается Космос. 40.Самоорганизация и эволюция материального мира Характерной особенностью развивающихся систем является их способность к самоорганизации, которая проявляется в самосогласованном функционировании системы за счет внутренних связей с внешней средой. В процессе самоорганизации системы выделяют две основные фазы: адаптацию, или эволюционное развитие и отбор. Самоорганизующиеся системы обладают механизмом непрерывной приспособляемости (адаптации) к меняющимся внутренним и внешним условиям, непрерывного совершенствования поведения с учетом прошлого опыта. В развивающихся системах структура и функция тесно взаимосвязаны. Система преобразует свою структуру для того, чтобы выполнить заданные функции в условиях меняющейся внешней среды. Адаптация системы к меняющимся условиям происходит благодаря появлению элементов, обладающих необходимыми для функционирования системы свойствами, причем благодаря не просто появлению таких элементов (имеется в виду не только появление новых элементов, но и возникновение у "старых" элементов новых признаков), а избыточности таких элементов-признаков. Увеличение числа сходных элементов лежит в основе прогрессивного развития систем, так как является предпосылкой для дальнейшего отбора элементов, дифференциации и интеграции структур. Вместе с тем увеличение числа сходных элементов - простейшее средство для увеличения надежности воспроизведения, для интенсификации функций и расширения связей с внешней средой. Периоду адаптации (устойчивости системы) соответствует постоянное накопление приспособительных признаков широкого значения, нарастание универсализма системы. В результате флуктуаций в системе возникают регулирующие сигналы, которые изменяют, приспосабливают структуру системы так, чтобы система продолжала функционировать необходимым образом. Период адаптации - это период эволюционных преобразований, которые связаны лишь с количественными изменениями в системе. Структурная устойчивость при этом не нарушается. Понятие структурной устойчивости играет важную роль в теории самоорганизации. Отбор - это средство осуществления обратной связи от внешней среды к системе, т.е. отбор информирует систему о ее положении во внешней среде. Отбор выступает как механизм, ответственный, в конечном счете, за усложнение и усовершенствование самого хранилища накопленной информации и за согласование его работы со сложными изменчивыми условиями окружения. Таким образом, процесс преобразования внешнего во внутреннее осуществляется в ходе стабилизирующего отбора, т.е. зависимое от внешних факторов развитие становится автономным. 41.Понятие и специфика законов природы, закон и принцип, законы объективные и законы науки. ЗАКОН- это необходимое, существенное, устойчивое, повторяющееся отношение между явлениями в природе и обществе. Всеобщие законы должны, очевидно, одинаково действовать и в природе, и в обществе. Высшие (универсальные, фундаментальные) законы - законы Вселенной, законы Мироздания и Божеские можно объединить под одним общим названием: всеобщие Всеобщие - универсальные, фундаментальные Законы Природы, законы Вселенной, законы Мироздания. 1)Закон сохранения энергии. Если в каком-либо пространственно-временном промежутке количество энергии убавилось, то в другом пространственно-временном промежутке (одном или нескольких) ее ровно столько же прибавилось. 2)ЗАКОН (явление) резонанса можно сформулировать следующим образом: взаимодействия всего существующего в нашем мире, чьи собственные рабочие диапазоны (действия, частоты, программы) совпадают, вызывают ответный отклик и происходят в резонанс, усиливая друг друга. 3)ЗАКОН причинно-следственных связей (закон кармы): можно сформулировать следующим образом: каждое следствие вызвано определенной причиной или определенной совокупностью нескольких причин. 4)ЗАКОН (состояние) неравновесного равновесия: если колебания энергии в пределах какой-либо условно замкнутой системы являются малыми и периодическими, т.е. гармоническими то такая система находится в состоянии НЕРАВНОВЕСНОГО РАВНОВЕСИЯ, обеспечивая правильный обмен энергиями и долгую жизнь. 5)ЗАКОН (принцип) действия и противодействия: "Сила действия равна силе противодействия" или: "Сила противодействия равна силе воздействия", т.е., чем меньше действие (силовое), тем меньшее противодействие оно вызывает 6)Закон (принцип) обратной связи - это воздействие энергии, получаемой в результате функционирования системы , поданной на ее же собственный вход. 7)Закон (принцип) корпускулярно волнового дуализма - заключается в том, что любые микрочастицы материи (фотоны, электроны, протоны, атомы и др.) обладают свойствами и частиц (корпускул), и волн, т. е. являются частицами-волнами. 8)Закон (принцип) подобия, моделирования и прогнозирования - Подобие (геометрическое) означает наличие одинаковой формы у геометрических фигур независимо от их размеров. Принципы естествознания: А также принцип соответствия: должно быть соответствие между старой и новой теорией, в некотором пределе математический аппарат новой теории должен совпадать с математическим аппаратом старой теории. Эмпирические принципы (верификация - соответствие фактам): согласованность теоретических утверждений с фактическим материалом, возможность их эмпирического подтверждения и опровержения Прагматические принципы: принцип простоты - требование использовать при объяснении изучаемого объекта как можно меньше независимых допущений, которые при этом должны быть как можно более простыми; принцип привычности – требование объяснять, насколько это возможно, новые явления с помощью известных законов; принцип технологической применимости - требование максимальной эффективности практического применения полученного знания. 42.Динамические и статистические закономерности в природе Динамические и статистические закономерности. В классической физике осуществляется однозначным образом. В этой связи говорят о динамических закономерностях. Термин «динамический» здесь не очень уместен. Он призван отобразить причины изменений физических явлений, каковыми признаются силы. Строго говоря, динамические закономерности необязательно связывать именно с феноменом силы (в общей теории относительности не используется понятие силы, а понятие динамической закономерности остается в силе). Под динамическими закономерностями имеются в виду однозначные предсказания. Статика– учение о весе тела и его равновесии. Статика – порядок, равновесие, стабильность, строгая согласованность действий. Постоянное или монотонное возрастание называется статическим. По Ньютону “Пространство” и “Время” абсолютны, мир представляет собой автоматическое устройство, где каждое тело занимает определённое место и очень просто вычислить положение этого тела. На самом деле мир находится в постоянном движении и процессы подчиняются только вероятностным законам. Аксиомы статики: 1)если на твёрдое тело действуют 2 равные по модулю силы, но в противоположных направлениях, то эти силы называются уравновешивающими; 2) если на твёрдое тело действует уравновешенная система сил, то это тело находится в равновесии; 3) если на твёрдое тело из одной точки действуют 2 силы, то эти силы можно заменить равнодействующей по правилу сложения векторов методом параллелограмма; 4) при всяком действии тел друг на друга возникает равное по величине взаимодействие, направленное в противоположную сторону; 5) равновесие деформированного тела не изменится, если оно мгновенно затвердеет; 6) всякое несвободное тело можно сделать свободным, если связи заменить реактивными связями. Динамика – сила. Это наука о движении тел под действием сил. Динамические процессы изменяются во времени. Характеристиками такой системы являются неустойчивость, нестабильность, нерегулярность, беспорядок, хаос. Взаимодействие порядка (всё стабильно, всё в равновесии) и хаоса (нет стабильности и равновесия) – неотъемлемое свойство материи и всех систем. 43.Законы соответствия и превращения. Энгельс показал, что закон сохранения и превращения энергии является абсолютным законом природы, так как в нем выражается вечная объективная закономерность мира — несотворимость и неуничтожимость движения материи — и его способность к бесконечным превращениям из одной формы в другую. Закон сохранения и превращения энергии выражает единство количественной стороны движения (постоянства количеств энергии) и качественной (способности к новым и новым превращениям). «Неуничтожимость движения,— констатирует Ф. Энгельс,— надо понимать не только в Значение этого закона выходило далеко за пределы физики и касалось всего естествознания. Наряду с законом сохранения масс этот закон, выражая принцип неуничтожимости материи и движения, образует краеугольный камень материалистического мировоззрения естествоиспытателей. Логическим его развитием и обобщением выступал принцип материального единства мира. Закон сохранения энергии и в настоящее время является важнейшим принципом физической науки. Новая форма действия этого закона основана, в частности, на учете взаимосвязи массы и энергии (Е = m с 2 ): закон сохранения массы применяется в современной физике совместно с законом сохранения энергии. Закон сохранения и превращения энергии - общий закон природы, согласно которому: - Энергия любой замкнутой системы при всех процессах, происходящих в системе, остается постоянной. - Энергия может только превращаться из одной формы в другую и перераспределяться между частями системы. 44.Законы дальнодействия и близкодействия, состояние + 38 вопрос (типы взаимодействий) Дальноде́йствие (непосредственное действие тел на расстоянии) и короткоде́йствие (близкодействие) — две концепции классической физики, противоборствовавшие на заре её становления. Согласно концепции дальнодействия, тела действуют друг на друга без материальных посредников, через пустоту, на любом расстоянии. Такое взаимодействие осуществляется с бесконечно большой скоростью (но подчиняется определённым законам). Примером силы, считавшейся одним из примеров непосредственного действия на расстоянии, можно считать силу всемирного тяготения в классической теории гравитации Ньютона. Согласно концепции короткодействия (близкодействия), взаимодействия передаются с помощью особых материальных посредников. Например, в случае электромагнитных взаимодействий таким посредником является электромагнитное поле.В современной физике эти понятия иногда используются в другом смысле, а именно, дальнодействующими полями называют гравитационное и электромагнитное (они подчиняются в классическом пределе закону обратных квадратов), а короткодействующими — поля сильного и слабого взаимодействия, которые быстро спадают с расстоянием на больших масштабах, и поэтому проявляются лишь при малых расстояниях между частицами. Описание теорий Принципиальное отличие теории близкодействия, принятой на сегодняшний день, можно рассмотреть на простом примере: взаимодействии двух точечных частиц. Концепция близкодействия постулирует, что в процессе этого взаимодействия частица А испускает другую частицу — С, при этом ее скорость и импульс меняются согласно законам сохранения. Частица С поглощается частицей В, что, в свою очередь, приводит к изменению импульса и скорости последней. В результате создается иллюзия непосредственного влияния частиц A и B друг на друга. В современной физике проводится четкое разделение материи на частицы-участники (или источники) взаимодействий (называемые веществом) и частицы-переносчики взаимодействий (называемые полем). Из четырех видов фундаментальных взаимодействий надежную экспериментальную проверку существования частиц-переносчиков получили три — сильное, слабое и электромагнитное взаимодействия. Обнаружение переносчиков гравитационного взаимодействия — так называемых гравитонов — как отдельных частиц на современном уровне техники проблематично. Их существование предсказывается в некоторых квантовых расширениях Общей теории относительности и других теорях квантовой гравитации. Важным отличием теории близкодействия от теории дальнодействия является наличие максимальной скорости распространения взаимодействий (полей, частиц), совпадающей со скоростью света. 45.Принципы относительности, дополнительности, соответствия.Идея дополнительности: не отдавать предпочтение какому-либо отдельному наблюдению, аспекту, стороне, свойству, а считать, что все различные наблюдения, аспекты, взгляды необходимы как взаимодополняющие друг друга элементы, дающие максимально полное в данной познавательной ситуации описание объекта исследования.. Необходимо рассмотреть связь между дополнительностью и соответствием и между дополнительностью и относительностью. При этом необходимо кратко остановиться на возможности толкования принципа дополнительности как универсального принципа и на некоторых возражениях против такого толкования. Начнем со связи между дополнительностью и соответствием. Известно, что законы, относящиеся к области длинноволнового излучения, соответствуют законам классической электродинамики. Такая аналогия, точнее соответствие, выглядела вначале сугубо формальной, но в дальнейшем стала очевидной ее исключительная плодотворность. Опираясь на аналогию, Бор строил мост к будущей концепции дополнительности. Так по пути аналогии Бор закономерно пришел к принципу соответствия, а от него к принципу дополнительности. Это не случайно, потому что такой путь есть путь симметрии. И если принцип соответствия требует рассматривать квантовую теорию как рациональное обобщение классической теории излучения, то по аналогии Бор утверждает, что принцип дополнительности является рациональным обобщением самого классического идеала причинности. “Дополнительный способ описания,— подчеркивает Бор,— в действительности не означает произвольного отказа от привычных требований, предъявляемых ко всякому объяснению; напротив, он имеет целью подходящее диалектическое выражение действительных условий анализа и синтеза в атомной физике”. Тем самым единый классический идеал причинности в квантовой физике раздваивается, т.е. “пространственно-временную координацию и динамические законы сохранения можно рассматривать как два дополнительных аспекта обычной причинности, которые в этой области до некоторой степени исключают друг друга, хотя ни один из них не теряет своей внутренней законности”4. В этих размышлениях Бора видна связь, аналогия, преемственность между принципами соответствия и дополнительности: два дополнительных аспекта не исчезают, а сохраняются в новом квантовом описании, поскольку этого требует идея соответствия. Итак, принцип соответствия приводит Бора к концепции дополнительности. Анализируя связь между дополнительностью и соответствием, некоторые авторы предлагают рассматривать принцип соответствия как частный случай концепции дополнительности. Другие, наоборот, считают дополнительность частным случаем общей идеи соответствия. Ряд авторов предполагают, что эти два принципа — дополнительности и соответствия — имеют одинаковую степень общности и в качестве интертеоретических и общеметодологических принципов несводимы один к другому. 46.Принципы универсального эволюционизма. Системный подход.Принципы глобального (универсального) эволюционизма позволяют единообразно описать огромное разнообразие процессов, протекающих в неживой природе, живом веществе, обществе. Эта концепция базируется на определенной совокупности знаний, полученных в рамках конкретных научных дисциплин, и вместе с тем включает в свой состав ряд мировоззренческих установок. Универсальный (глобальный) эволюционизм часто характеризуется как принцип, обеспечивающий экстраполяцию эволюционных идей, получивших обоснование в биологии, а также в астрономии и геологии, на все сферы действительности и рассмотрение неживой, живой и социальной материи как единого универсального эволюционного процесса. Это действительно очень важный аспект в понимании глобального эволюционизма. Но он не исчерпывает содержания данного принципа. Возникновение в 40-50-х годах нашего столетия общей теории систем и становление системного подхода внесло принципиально новое содержание в концепции эволюционизма. Системное рассмотрение объекта предполагает, прежде всего, выявление целостности исследуемой системы, ее взаимосвязей с окружающей средой, анализ в рамках целостной системы свойств составляющих ее элементов и их взаимосвязей между собой . Системное познание и преобразование мира предполагает:
Эволюционный подход. Возникновение концепции глобального эволюционизма во многом связано с расширением границ эволюционного подхода, принятого в биологической и социальных науках. Эволюционный подход к существующим эволюционным системам не подразумевает, что все они находятся в постоянном процессе эволюции, а наоборот констатирует необходимость их последовательного формирования на определенных этапах истории. Принцип эволюции получил наиболее полную разработку в рамках биологии и стал ее фундаментальным принципом со времен Ч.Дарвина. Формирование самоорганизующихся систем при этом можно рассматривать в качестве особой стадии развивающегося объекта, своего рода «синхронный срез» некоторого этапа его эволюции. Универсальный эволюционизм как раз и представляет собой соединение идеи эволюции с идеями системного подхода. |