Гусева М.А._История и онтология науки_ПЗ2. Реферат Научная революция в естествознании к. Xix н. Xx в и становление неклассического типа науки (тема реферата) фио студента Гусева Маргарита Андреевна Направление подготовки

• Название: Реферат Научная революция в естествознании к. Xix н. Xx в и становление неклассического типа науки (тема реферата) фио студента Гусева Маргарита Андреевна Направление подготовки
• Дата: 21.01.2023
• Размер: 45.15 Kb.
• Имя файла: Гусева М.А._История и онтология науки_ПЗ2.docx
• Тип: Реферат; #897346

Российский государственный социальный университет Факультет дистанционного обучения

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ 2

по дисциплине «История и онтология науки»
Реферат
«Научная революция в естествознании к. XIX – н. XX в. и становление неклассического типа науки»
(тема реферата)

ФИО студента	Гусева Маргарита Андреевна
Направление подготовки	Юриспруденция (корпоративный юрист)
Группа	ЮСТМ6З20221

Москва

Оглавление

Введение 3

Революция в естествознании к. XIX – н. XX в. и становление неклассического типа науки 4

Достижения науки периода XIX-XX вв. 8

Заключение 17

Список литературы 18

Введение

К началу ХIХ века классическая механика господствовала в науке уже два столетия, идя от одного достижения к другому.

Казалось, что ничто не предвещало заминок и неудач.

Была создана кинетическая теория газов на основе статистического описания поведения большого числа движущихся частиц атомов или молекул.

Были открыты законы термодинамики, создана теория электричества и магнетизма, получены знаменитые уравнения электродинамики Максвелла, объединившие эти теории.

Однако оказалось, что, прекрасно описывая явления электромагнетизма, эти уравнения не подчиняются принципам относительности Галилея.

Покоящийся и движущийся наблюдатель будут получать разные результаты при рассмотрении процессов взаимодействия движущихся и неподвижных зарядов. Принцип относительности Галилея стал несовместимым с уравнениями Максвелла, и к концу XIX века это противоречие затронуло основания физики.

Его необходимо было разрешить.

В конце концов, естествознание вынуждено было отказаться от признания особой, универсальной роли механики. На смену ей постепенно приходило новое понимание физической реальности.

Революция в естествознании к. XIX – н. XX в. и становление неклассического типа науки

Как было выше сказано, классическое естествознание XVII—XVIII вв. стремилось объяснить причины всех явле­ний (включая социальные) на основе законов механики Ньютона. В XIX в. стало очевидным, что законы ньюто­новской механики уже не могли играть роли универсальных законов природы. На эту роль претендовали законы электромагнитных явлений. Была создана (Фарадей, Максвелл и др.) электромагнитная картина мира. Однако в результате новых экспериментальных открытий в области строения вещества в конце XIX — начале XX в. обнаружилось множество непримиримых противоречий между электромагнитной картиной мира и опытными фактами. Это подтвердил «каскад» научных открытий.

В 1895—1896 гг. были открыты лучи Рентгена, радио­активность (Беккерель), радий (Мари и Пьер Кюри) и др. В 1897 г. английский физик Дж. Томсон открыл первую элементарную частицу — электрон и понял, что электро­ны являются составными частями атомов всех веществ. Он предложил первую (электромагнитную) модель ато­мов, но она просуществовала недолго.

В 1911 г. английский физик Э. Резерфорд в экспери­ментах обнаружил, что в атомах существуют ядра, положительно заряженные частицы, размер которых очень мал по сравнению с размерами атомов, но в которых сосредоточе­на почти вся масса атома. Он предложил планетарную мо­дель атома: вокруг тяжелого положительно заряженного ядра вращаются электроны. Резерфорд предсказал существование нейтрона. Но планетарная модель оказалась несовместимой с электродинамикой Максвелла.

Немецкий физик М. Планк в 1900 г. ввел квант дествия (постоянная Планка) и, исходя из идеи квантов, вывел закон излучения, названный его именем. Было установлено, что испускание и поглощение электромагнит­ного излучения происходит дискретно, определенными ко­нечными порциями (квантами). Квантовая теория План­ка вошла в противоречие с теорией электродинамики Максвелла. Возникли два несовместимых представления о материи: или она абсолютно непрерывна, или она состоит из дискретных частиц. Названные открытия опровергли представления об атоме, как последнем, неделимом «пер­вичном кирпичике» мироздания («материя исчезла»).

«Беспокойство и смятение», возникшие, в связи с этим в физике «усугубил» Н. Бор, предложивший на базе идеи Резерфорда и квантовой теории Планка свою модель атома (1913). Он предполагал, что электроны, вращающиеся вокруг ядра по нескольким стационарным орбитам, вопреки законам электродинамики не излучают энергии. Они излучают ее порциями лишь при перескакивании с одной орбиты на другую. Причем при переходе электрона на более далекую от ядра орбиту происходит увеличение энергии атома и наоборот. Будучи исправлением и дополнением модели Резерфорда, модель Н. Бора вошла в историю атомной физики как квантовая модель атома Резерфорда—Бора.

Указанные открытия положили начало «новой» атомистике, в отличие от «старой». Если последняя опиралась на положение о дискретном, прерывистом строении материи, состоящей из неделимых частиц — атомов — последних «кирпичиков» мироздания, то после названных открытий стало ясно, что атом — система заряженных частиц. Современная атомистика признает многообразие молекул, атомов, элементарных частиц и других микрообъектов в структуре материи, их неисчерпаемую сложность, способность превращения из одних форм в другие. Тем самым материя «предстает» не только дискретной, но и непрерывной.

Весьма ощутимый «подрыв» классического естествознания был осуществлен А. Эйнштейном, создавшим сначала специальную (1905), а затем и общую (1916) теорию относительности. В целом его теория основывалась на том, что в отличие от механики Ньютона, пространство и вре­мя не абсолютны. Они органически связаны с материей, движением и между собой. Сам Эйнштейн суть теории относительности в популярной форме выразил так: «Раньше полагали, что если бы из Вселенной исчезла вся материя, то пространство и время сохранились бы, теория от­носительности утверждает, что вместе с материей исчезли бы пространство и время». При этом четырехмерное пространство и время, в котором отсутствуют силы тяготения, подчиняется соотношениям неэвклидовой геометрии.

Таким образом, теория относительности показала не­разрывную связь между пространством и временем (она выражена в едином понятии пространственно-временного интервала), а также между материальным движением, с одной стороны, и его пространственно-временными формами существования — с другой. Определение пространственно-временных свойств в зависимости от особенностей материального движения («замедление» времени, «искривление» пространства) выявило ограниченность представлений классической физики об «абсолютном» пространстве и времени, неправомерность их обособления от движущейся материи. Как писал сам Эйнштейн, нет более банального утверждения, что окружающий нас мир представляет собой четырехмерный пространственно-временной континуум.

Вскоре, уже в 1925—1930 гг., эта гипотеза была подтверждена экспериментально в работах Шредингера, Гейзенберга, Борна и других физиков. Это означало превра­щение гипотезы де Бройля в фундаментальную физическую теорию — квантовую механику. Таким образом, был открыт важнейший закон природы, согласно которому все материальные микрообъекты обладают как корпускулярными, так и волновыми свойствами.

Один из создателей квантовой механики, немецкий физик В. Гейзенберг сформулировал соотношение неопределенностей (1927). Этот принцип устанавливает невозможность — вследствие противоречивой, корпускулярноволновой природы микрообъектов — одновременно точ­ного определения их координаты и импульса (количества движения). Принцип неопределенности стал одним из фундаментальных принципов квантовой механики. Все вышеназванные научные открытия кардинально изменили представление о мире и его законах, показали ограниченность классической механики. Последняя, разумеется, не исчезла, но обрела четкую сферу применения своих принципов — для характеристики медленных дви­жений и больших масс объектов мира.

В 1928 г. английский физик Поль Дирак разработал релятивистскую теорию электрона и через три года предсказал существование позитрона, который буквально через год был экспериментально обнаружен в космических лучах. Открытия Дирака показали, что элементарные частицы оказались совсем не элементарными.

Характеризуя развитие естествознания начала XX в., В. Гейзенберг отмечал, что окончательной формулировке теории относительности и квантовой механики предшествовал этап неуверенности и замешательства. С одной стороны, ни у кого не было желания разрушать старую физику. Но, с другой стороны, было очевидным, что говорить о внутриатомных процессах в понятиях старой физики уже нельзя. «Физики не чувствовали тогда, что все понятия, с помощью которых они до сих пор ориенти­ровались в пространстве природы, отказывались служить и могли употребляться лишь в очень неточном и расплывчатом смысле». Иначе говоря, возникло своеобразное свободное пространство, необходимое для выработки тех новых абстрактных понятий, с помощью которых впоследствии удалось упорядочить большие взаимосвязанные области физики, да и всего естествознания в целом.

Достижения науки периода XIX-XX вв.

В нашу задачу не входит подробный анализ величайших достижений естествознания неклассического периода. Укажем лишь некоторые важнейшие философско-методологические выводы из них.

1. Возрастание роли философии в развитии естествознания и других наук.

Это обстоятельство всегда подчеркивали настоящие творцы науки. Так, М. Борн говорил, что философская сторона науки интересовала его больше, чем специальные результаты. И это не случайно, ибо работа физика-теоретика «...теснейшим образом переплетается с философией и, что без серьезного знания философской литературы его работа будет впустую». Весь вопрос, однако, в том, ка­кой именно философии ученый отдает предпочтение.

Современное естествознание, разумеется, далеко ушло вперед и поставляет интереснейший и содержательнейший материал для приращения философского знания, стимулирующий разработку новых методов мышления. «Каждая фаза естественнонаучного познания находится в тесном взаимодействии с философской системой своего времени; естествознание доставляет факты наблюдения, а философия — методы мышления», из которых одним из важных является материалистическая диалектика.

В центре научных дискуссий в естествознании конца XIX — начала XX в. оказались философские категории материи, движения, пространства, времени, противоречия, детерминизма, причинности и другие, то или иное понимание которых определяло понимание специально научных проблем.

На примере Оствальда и Маха Эйнштейн показал, что их предубеждение против реальности атомов и против атомной теории в целом было отчасти обусловлено их позитивистскими установками. Эйнштейн называл это «интересным примером» того, как философские предубеждения мешают правильной интерпретации фактов даже учеными со смелым мышлением и тонкой интуицией.

2. Сближение объекта и субъекта познания, зависимость знания от применяемых субъектом методов и средств его получения.

Идеалом научного познания действительности в XVIII— XIX вв. было полное устранение познающего субъекта из научной картины мира, изображение мира «самого по себе», независимо от средств и способов, которые применялись при получении необходимых для его описания све­дений. Естествознание XX в. показало неотрывность субъекта, исследователя от объекта, зависимость знания от методов и средств его получения. Иначе говоря, картина объективного мира определяется не только свойствами самого мира, но и характеристиками субъекта познания, его концептуальными, методологическими и иными элементами, его активностью (которая тем больше, чем сложнее объект).

В конце XIX — начале XX в. начался переход к новому типу рациональности, который исходил из того, что познающий субъект не отделен от предметного мира, а находится внутри него. Мир раскрывает свои структуры и закономерности благодаря активной деятельности челове­ка в этом мире. Только тогда, когда объекты включены в человеческую деятельность, мы может познать их сущностные связи.

После работ Вернадского создавалась реальная возмож­ность нарисовать всю грандиозную картину мироздания как единого процесса самоорганизации от микромира до человека и Вселенной. И она нам представляется совсем по-новому и совсем не так, как она рисовалась классическим рационализмом. Вселенная — это не механизм, од­нажды заведенный Внешним Разумом, судьба которого определена раз и навсегда, а непрерывно развивающаяся и самоорганизующаяся система. А человек не просто активный внутренний наблюдатель, а действующий элемент системы.

Воспроизводя объект так как он есть «в себе» в формах своей деятельности, субъект всегда выражает так или иначе свое отношение к нему, свой интерес и оценку. Так, несмотря на самые строгие и точные методы исследования, в физику, по словам М. Борна, проникает «неустранимая примесь субъективности». Анализ квантовомеханических процессов невозможен без активного вмешательства в них субъекта наблюдателя. Поскольку субъективное пронизывает здесь весь процесс исследования и в определенной форме включается в его результат, это дает «основание» говорить о неприменимости в этой области знания принципа объективности.

3. Укрепление и расширение идеи единства природы, повышение роли целостного и субстанциального подходов.

Развитие атомной физики показало, в частности, что объекты, называвшиеся раньше элементарными частица­ми, должны сегодня рассматриваться как сложные много­элементные системы. При этом «набор» элементарных частиц отнюдь не ограничивается теми частицами, суще­ствование которых доказано на опыте. Более того, оказа­лось, что есть элементарные частицы — кварки и глюоны — принципиально не наблюдаемые в свободном состоя­нии отдельно друг от друга. Составная частица не обязательно разделяется на составляющие как атом или его ядро. В результате понятие целостности наполнилось новым со­держанием.

Субстанциальный подход, т. е. стремление свести все изменчивое многообразие явлений к единому основанию, найти их «первосубстанцию» — важная особенность науки. Попытки достигнуть единого понимания, исходящего из единого основания, намерение охватить единым взором крайне разнородные явления и дать им единообразное объяснение не беспочвенны и не умозрительны. Так, физика исходит из того, что «... в конечном счете природа устроена единообразно и что все явления подчиняются единообразным законам. А это означает, что должна существовать возможность найти в конце концов единую структуру, лежащую в основе разных физических облас­тей».

История естествознания — это история попыток объяс­нить разнородные явления из единого основания. Сейчас стремление к единству стало главной тенденцией современной теоретической физики, где фундаментальной задачей является построение единой теории всех взаимодействий, известных сегодня: электромагнитного, слабого, сильного и гравитационного. Общепризнанной теории Великого объединения пока нет. Поэтому «... объединение всех взаимодействий в Суперобъединение в принципе означало бы возможность объяснить все физические явления с единой точки зрения. В этом смысле будущую теорию называют Теорией Всего».

4. Формирование нового образа детерминизма и его «ядра» — причинности.

История познания показала, что детерминизм есть це­лостное формообразование и его нельзя сводить к какой-либо одной из его форм или видов. Классическая физика, как известно, основывалась на механическом понима­нии причинности («лапласовский детерминизм»). Станов­ление квантовой механики выявило неприменимость здесь причинности в ее механической форме. Это было связано с признанием фундаментальной значимости нового класса теорий — статистических, основанных на вероятностных представлениях. Тот факт, что статистические теории включают в себя неоднозначность и неопределенность не­которыми философами и учеными был истолкован как крах детерминизма вообще, «исчезновение причинности».

В основе данного истолкования лежал софистический прием: отождествление одной из форм причинности — ме­ханистического детерминизма — с детерминизмом и причинностью вообще. При этом причина понималась как чисто внешняя сила, воздействующая на пассивный объект, абсолютизировалась ее низшая — механическая — форма, причинность как таковая смешивалась с «непререкаемой предсказуемостью». «Так смысл тезиса о причинности постепенно сузился, пока наконец не отождествился с презумпцией однозначной детерминированности событий в природе, а это в свою очередь означало, что точного знания природы или определенной ее области было бы — по меньшей мере в принципе — достаточно для предсказания будущего». Такое понимание оказалось достаточным только в ньютоновской, но не в атомной физике, которая с самого начала выработала представления, по сути дела не соответствующие узко интерпретированному понятию причинности.

Как доказывает современная физика, формой выраже­ния причинности в области атомных объектов является вероятность, поскольку вследствие сложности протекаю­щих здесь процессов (двойственный, корпускулярноволновой характер частиц, влияние на них приборов и т. д.) возможно определить лишь движение большой совокупности частиц, дать их усредненную характеристику, а о движении отдельной частицы можно говорить лишь в плане большей или меньшей вероятности.

Поведение микрообъектов подчиняется не механикодинамическим, а статистическим закономерностям, но это не значит, что принцип причинности здесь не действует. В квантовой физике «исчезает» не причинность как таковая, а лишь традиционная ее интерпретация, отождествляющая ее с механическим детерминизмом как однознач­ной предсказуемостью единичных явлений. Поэтому поводу М. Борн писал: «Часто повторяемое многими утверждение, что новейшая физика отбросила причинность, целиком необоснованно. Действительно, новая физика отбросила или видоизменила многие традиционные идеи; но она перестала бы быть наукой, если бы прекратила поиски причин явлений».

Этот вывод поддерживали многие крупные творцы на­уки и философии. Так, выдающийся математик и философ А. Пуанкаре совершенно четко заявлял о том» что «наука явно детерминистична, она такова по определению. Недетерминистической науки не может существовать, а мир, в котором не царит детерминизм, был бы закрыт для ученых». Крупный современный философ и логик Г. X. Фон Вригт считает несомненным фактом, что каузальное мышление как таковое «не изгоняется из науки подобно злому духу». Поэтому философские проблемы причинности всегда будут центральными и в философии, и в науке — особенно в теории научного объяснения.

Однако в последнее время — особенно в связи с успешным развитием синергетики — появились утвержде­ния о том, что «современная наука перестала быть детерминистической», и что «нестабильность в некотором отношении заменяет детерминизм» (И. Пригожий). Думается, это слишком категорические и «сильные утверждения».

Оправдалось глубокое научное предвидение творца теории относительности, который предсказывал, что указанное внутреннее противоречие теории должно быть разрешено в ходе дальнейшего развития физического знания. Зафиксированная Эйнштейном полярность волновых и корпускулярных характеристик света привела его к выводу о необходимости синтеза данных противоположностей: «Следующая фаза развития теоретической физики даст нам теорию света, которая будет в каком-то смысле слиянием волновой теории света с теорией истечения». Такой фазой и стала квантовая механика.

Попытки осознать причину появления противоречивых образов, связанных с объектами микромира, привели Н. Бора к формулированию принципа дополнительности. Согласно этому принципу, для полного описания квантовомеханических явлений необходимо применять два вза­имоисключающих (дополнительных) набора классических понятий (например, частиц и волн). Только совокупность таких понятий дает исчерпывающую информацию об этих явлениях как целостных образованиях. Изучение взаимодополняющих явлений требует взаимоисключающих экспериментальных установок.

6. Определяющее значение статистических закономерностей по отношению к динамическим.

В законах динамического типа предсказания имеют точно определенный, однозначный характер. Это было присуще классической физике, где «если мы знаем координаты и скорость материальной точки в известный момент времени и действующие на нее силы, мы можем предсказать ее будущую траекторию».

Законы статистического характера являются основной характеристикой современной квантовой физики. Поэтому метод, применяемый для рассмотрения движения планет, здесь практически бесполезен и должен уступить место статистическому методу, законам, управляющим из­менениями вероятности во времени.

Таким образом, огромный прогресс наших знаний о строении и эволюции материи, достигнутый естествознанием, начиная со второй половины XIX в., во многом и решающем обусловлен методами исследований, опирающимися на теорию вероятностей. Поэтому везде, где наука сталкивается со сложностью, с анализом сложноорганизованных систем, вероятность приобретает важнейшее значение.

7. Кардинальное изменение способа (стиля, структуры) мышления, вытеснение метафизики диалектикой в науке.

Эту сторону, особенность неклассического естествознания подчеркивали выдающиеся его представители. Так, Гейзенберг неоднократно говорил о границах механистического типа мышления, о недостаточности ньютоновского способа образования понятий, о радикальных изменениях в основах естественнонаучного мышления, указывал на важность требований об изменении структуры мышления.

Гейзенберг ставил вопрос о том, что наряду с обычной аристотелевской логикой, т. е. логикой повседневной жизни, существует неаристотелевская логика, которую он назвал квантовой. По аналогии с тем, что классическая физика содержится в квантовой в качестве предельного случая, «классическая, аристотелевская логика содержалась бы в квантовой в качестве предельного случая и во множестве рассуждений принципиально допускалось бы использование классической логики».

8. Изменение представлений о механизме возникновения научной теории.

Как отмечал А. Эйнштейн, важнейший методологический урок, который преподнесла квантовая физика, состоит в отказе от упрощенного понимания возникновения теории как простого индуктивного обобщения опыта. Теория, подчеркивал он, может быть навеяна опытом, но создается как бы сверху по, отношению к нему и лишь затем проверяется опытом. Сказанное Эйнштейном не означает, что он отвергал роль опыта как источника знания.

Человеческий разум должен, по его мнению, «свободно строить формы», прежде чем подтвердилось бы их действительное существование: «из голой эмпирии не может расцветать познание». Эволюцию опытной науки «как непрерывного процесса индукции» Эйнштейн сравнивал с составлением каталога и считал такое развитие науки чисто эмпирическим делом, поскольку такой подход, с его точки зрения, не охватывает весь действительный процесс познания в целом.

Идеализированный объект выступает таким образом не только как теоретическая модель реальности, но он неявно содержит в себе определенную программу исследования, которая реализуется в построении теории. Соотношения элементов идеализированного объекта — как исходные, так и выводные, представляют собой теоретические законы, которые (в отличие от эмпирических законов) формулируются не непосредственно на основе изучения опытных данных, а путем определенных мыслительных действий с идеализированным объектом.

Из этого вытекает, в частности, что законы, формулируемые в рамках теории и относящиеся, по существу, не к эмпирически данной реальности, а к реальности, как она представлена идеализированным объектом, должны быть соответствующим образом конкретизированы при их применении к изучению реальной действительности. Имея в виду данное обстоятельство, А. Эйнштейн ввел термин «физическая реальность» и выделил два аспекта этого термина. Первое его значение использовалось им для характеристики объективного мира, существующего вне и независимо от сознания.

Во втором своем значении термин «физическая реальность» используется для рассмотрения теоретизированного мира как совокупности теоретических объектов, представляющих свойства реального мира в рамках данной физической теории. «Реальность, изучаемая физикой, есть не что иное, как конструкция нашего разума, а не только данность». В этом плане физическая реальность задается посредством языка науки, причем одна и та же реальность может быть описана при помощи разных языковых средств.

Заключение

Итак, исходя из вышесказанного, мы видим, что к концу ХIХ века механистическая, метафизическая (т.е. предметоцентрическая) методология себя исчерпала.

Естествознание стремилось к новой диалектической (т.е. системоцентричекой) методологии, поиски которой были не простыми, и были сопряжены с борьбой мнений, школ, взглядов, философской и мировоззренческой полемикой, из-за чего и возникла атмосфера разочарования в возможностях познания природы, поползновения в идеализм.

Однако, уже в первой четверти ХХ века естествознание все-таки нашло свои новые философско-методологические ориентиры, разрешив кризис рубежа веков.

Таким образом, научная революция на рубеже XIX - XX веков характеризовалась не только возникновением новых идей, открытием новых неожиданных фактов и явлении, но и преобразованием духа естествознания в целом, возникновением нового способа мышления, глубоким изменением методологических принципов естествознания.

Список литературы

1. Физика, Энциклопедия для детей, М., Аванта+, 2020 год.

2. История физики, П.С. Кудрявцев, М., Просвещение, 20166 год.

Сайты:

1. http://www.humanities.edu.ru/db/msg/1677

2. http://revolution.allbest.ru/biology/00064805_3.html

3. http://www.ref.by/refs/88/33089/1.html

4. http://www.ronl.ru/istoriya_fiziki/16404.htm