- •Естествознание в современном мире.
- •Тема 1: Естественнонаучная и гуманитарная культуры.
- •Тема 2: Научный метод.
- •Тема 3. Предмет и задачи естествознания.
- •Раздел 2 Логика и закономерности развития естествознания.
- •Тема 4. Исторические аспекты в развитии естествознания.
- •Тема 5: Научные революции как закономерность развития естествознания.
- •Научные революции в астрономии и механике.
- •Тема 6. Принципиальные особенности современной естественнонаучной картины мира.
- •Структурность естественнонаучной картины мира
- •Раздел 3. Структурные уровни организации материи.
- •Тема 7. Концепции классического естествознания.
- •Черты отличия или прогрессивные черты электромагнитной картины природы:
- •Тема 8. Микромир: концепции современной физики.
- •Тема 9. Мегамир: современные астрофизические и космологические концепции.
- •Тема 10. Химическая наука об особенностях взаимодействия атомно-молекулярного уровня организации материи.
- •Тема 11. Особенности биологического уровня организации материи.
- •Тема 12. Человек как предмет естественно-научного познания.
- •Тема 13. Биосфера и ноосфера.
Структурность естественнонаучной картины мира
Уровни организации |
Часть пространства |
Наука |
Вид эволюции |
Вселенная |
Мегамир |
Космология |
космический |
Галактики |
Мегамир |
Астрономия |
космический |
Звездные системы |
Мегамир |
Космогония |
космический |
Планеты |
Мегамир |
Космогония |
планетарный |
Биосфера |
Макромир |
Экология |
экологический |
Сообщества, экосистемы |
Макромир |
Экология |
биологический |
Виды |
Макромир |
Экология |
биологический |
Популяции |
Макромир |
Экология |
биологический |
Индивид |
Макромир |
Экология |
биологический |
Клетка |
Микромир |
Цитология и генетика |
биологический |
молекула |
Микромир |
Химия |
химический |
атом |
Микромир |
Физика |
физический |
элементарные частицы… |
Микромир |
Физика |
Физический |
кварк |
Микромир |
Физика |
физический |
2) глобальный эволюционизм – это признание невозможности существования Вселенной и всех порождаемых ею менее масштабных систем вне развития; он свидетельствует о принципиальном единстве мира, каждая составляющая часть которого есть историческое следствие глобального эволюционного процесса;
-
самоорганизация, т.е. способность материи к самоусложнению и созданию более упорядоченных систем в ходе эволюции;
-
историчность, признание принципиальной незавершенности настоящей и любой другой научной картины мира.
Хронология развития мира.
18-20 млр. лет назад – Большой взрыв;
3 мин спустя – образование вещественной основы;
Через несколько сотен тыс. лет – появление атомов легких элементов;
17-19 млр. лет назад – образование крупномасштабных структур – Галактик;
15 млр. лет назад – появление звезд первого поколения, образование атомов тяжелых элементов;
5 млр. лет назад – рождение Солнца;
4,6 млр. лет назад – образование Земли;
3,8 млр. лет назад – зарождение жизни на Земле;
450 млн. лет назад – появление первых растений;
150 млн. лет назад – появление первых млекопитающих;
2 млн. лет назад – начало антропогенеза.
Вывод: эти принципиальные особенности современной естественнонаучной картины мира и определяют в главном ее общий контур, а также сам способ организации разнообразного научного знания в нечто целое и последовательное.
Раздел 3. Структурные уровни организации материи.
Тема 7. Концепции классического естествознания.
-
Научные предпосылки формирования механической картины природы (КП).
-
Механическая картина природы и причины ее смены.
-
Научные предпосылки формирования электромагнитной картины природы.
-
Электромагнитная картина природы.
-
Сравнительная характеристика механической и электромагнитной КП и причины смены электромагнитной КП.
-
Формирование механической КП берет свое начало в Древней Греции (5-4 вв. до н.э.) Научные предпосылки формирования КП природы связаны с именами многих ученых своего времени среди которых можно выделить: Левкиппа и Демокрита, Аристотеля и Анаксагора, Эпикура, Архимеда, Г. Галилея и И. Ньютона.
Самой гениальной была идея атомистического строения материи, впервые высказанная Левкиппом (500-400 лет до н.э.) и развитая его учеником Демокритом (460-370 лет до н.э.).
Суть учения (атомистического) Демокрита сводится к следующему:
-
не существует ничего, кроме атомов и чистого пространства (т.е. пустоты, небытия);
-
атомы бесконечны по числу и бесконечно разнообразны по форме;
-
из «ничего» не происходит ничего;
-
ничто не совершается случайно, а только по какому-либо основанию и в связи с необходимостью;
-
различие между вещами происходит от различия их атомов в числе, величине, форме и порядке.
В пустоте во всех направлениях движутся атомы, которые имеют разную форму, массу и размеры. Образование тел из атомов происходит в результате механического сцепления. Все явления природы также есть результат изменения различных сочетаний атомов. Боги материальны и состоят из особых атомов, которые наши органы чувств не воспринимают.
Развивая учение Демокрита, Эпикур (341-270 лет до н.э.) пытался объяснить на основе атомных представлений все естественные, психические и социальные явления.
Альтернативной, конкурирующей программой того времени, объясняющая со своих позиций суть вещей, была программа Анаксагора и Аристотеля – антиатомистическая.
Ее суть:
-
пустоты нет; все пространство заполнено материей, которая существует вечно;
-
все во всем есть часть всего;
-
материя находится во вращательном движении; мир – это вращающийся Космос;
-
материя состоит из 4-х частей: огонь, воздух, земля и вода, которые находятся под контролем 4-х стихий (сил): сухость, влажность, тепло, холод. Сочетание в различных соотношениях этих стихий обуславливает образование различных тел живой и неживой природы.
Архимед (287-212 лет до н.э.) стремился воплотить законы механики (закон рычага, учение о центре тяжести, закон о плавающих телах и др.) в действующие конструкции машин. Выводы Архимеда были подтверждены и развиты механиками 18-19 вв.
Вклад Г. Галилея в формирование механической КП связан с открытием закона инерции и механического принципа относительности. Они во многом способствовали созданию непротиворечивой теории механики и тяготения. (Смотри тему «Научные революции как закономерность развития естествознания»).
Вклад И. Ньютон в формирование механической КП связан в основном с открытием трех классических законов механики. Именно И. Ньютон впервые создал единую механику всех земных и небесных тел, с общими для них законами инерции, динамики, действия и противодействия, а также взаимного тяготения. (Смотри тему «Научные революции как закономерность развития естествознания»).
-
Итак, с 17 века утвердилась механическая КП, которая охватила своими идеями все научные сферы того времени. Ее характерные особенности.
Философское основание - метафизический материализм, т.е. мир в целом таков, каким он был всегда; в нем отсутствуют внутренние противоречия. В этом залог незыблемости природы. Допускаются только количественные изменения.
Теоретический базис - механика Ньютона (все тела состоят из атомов и молекул, которые находятся в тепловом движении; атомы - цельные неделимые кирпичики вещества, механически сцепленные друг с другом). В то время считалось, что атомы имеют различную форму, снабжены крючками, зубцами, петлями и химическое взаимодействие сводилось к механическому.
Теории и законы – законы механики Ньютона.
Взгляды на причины природных явлений. Пространство между атомами заполнено различного рода флюидами, все физические явления обособлены. Их причины реально не выяснены и сводятся к существованию флюидов: флогистон – причина реакции горения; теплород – причина тепловых явлений, магнитная жидкость – причина магнитных явлений, электрическая жидкость – причина электрических явлений, светород – причина оптических явлений, жизненная сила – причина жизни.
Виды материи и взаимодействие между ними. Вещество – единственный вид материи. Все тела состоят из веществ. Взаимодействие между телами происходят при непосредственном контакте (силы упругости, силы трения) и на расстоянии (сила тяготения). Все наблюдаемые в природе движения сводятся к механическим перемещениям, к столкновениям и сцеплениям. Все виды энергии сводятся к энергии механического движения. Макромир аналогичен микромиру.
Взгляды на причинность в природе и ее происхождение. Мир - это сложный часовой механизм, созданный и запущенный Богом. Живая и неживая природа сконструирована из одних и тех же деталей, отличающихся размерами. Созданные Богом первоначальные алгоритмы исправно функционируют и однозначно определяют все происходящее в мире. В этом мире не случайностей, на все есть своя причина.
Причинами смены механической КП явились открытия в области электричества и магнетизма в конце 19 в., которые не могли быть объяснены с позиции механической КП. (Смотри следующий вопрос).
-
Научными предпосылками формирования электромагнитной КП послужили следующие открытия в области электричества и магнетизма:
-
Открытие М.В. Ломоносовым (1711-1765) в 18 в. закона сохранения материи и движения. Он впервые высказал мысль о связи электрических и световых явлений, предполагал электрическую природу северного сияния, защищал волновую теорию света.
2) Французский физик Ампер (1775-1836) и датский физик Эрстед (1777-1851) опытным путем установили прямую связь между электричеством и магнетизмом. С этого периода зарождается наука об электричестве – электродинамика. Ампер для измерения интенсивности движения электричества вводит понятие «силы тока» и открывает закон взаимодействия токов.
3) Английский естествоиспытатель М. Фарадей (1791-1867) открывает явление электромагнитной индукции, т.е. возникновение тока в проводнике в близи движущегося магнита.
4) Английский математик и физик Максвелл (1831-1879) создает теорию электромагнетизма и вводит понятие электромагнитного поля. В его теории была установлена органическая связь электричества и магнетизма; вводилось понятие электромагнитного поля, и движение частиц в этом поле определялось силовой характеристикой – напряженностью поля в этой точке. Именно на этом этапе электромагнитное поле стало реальностью, материальным носителем взаимодействия. Он предположил существование электромагнитных волн и установил, что скорость электромагнитных волн должна быть равна скорости света. Свет - разновидность электромагнитных волн.
-
В 1888 г. экспериментальным путем Г. Герц открыл электромагнитные волны.
4.. Философское основание - метафизический материализм.
Теоретический базис - классическая электродинамика, классическая термодинамика и классическая физика.
Теории и законы: законы механики И. Ньютона.
Причины природных явлений. Все пространство заполнено электромагнитным эфиром. Молекулярно-кинетическая теория газов Ломоносова привела к отказу от флюидов. Благодаря открытию в области электричества и магнетизма была установлена связь между разными физическими явлениями. Причины природных явлений сводятся к взаимодействию протонов и электронов.
Виды материи и взаимодействие между ними. Материя существует в 2-х формах 1) Вещество: две частицы вещества - протон и электрон, которые проявляют только корпускулярные свойства; Вещество состоит из молекул, а они из атомов. Атомы делимы, состоят из частиц 2-х видов: протоны и электроны. Предлагаются разные модели атомов: в 1902-1903 гг. У.Томсон предлагает модель атома в виде «булки с изюмом»: все пространство заполнено протонами, а изюминки – электроны; в 1904 г. –Ф. Ленард предлагает модель атома в виде дуплетов: внутри атома есть дуплеты, состоящие из «+» и «-«; в 1904 г. – Х. Нагаоки предлагает модель «Сатурна»: в центре – положительные протоны, образующие ядро; в одной плоскости вокруг протонов вращаются электроны; в 1911г. Э. Резерфорд предлагает модель «солнечного атома»: в центре – ядро, состоящее из протонов, а вокруг него в разных плоскостях по своим орбитам вращаются электроны. Протоны и электроны стабильны, поэтому атом стабилен.
2) Поле: одна частица поля - фотон, проявляет корпускулярно-волновые свойства; существует два вида полей: электромагнитное и гравитационное; между веществом и полем – непереходимая грань. Электромагнитное взаимодействие – причина всех физических и химических явлений, кроме гравитационного.
Взгляды на причинность в природе и ее происхождение. Природа - грандиозная механическая машина, созданная Богом и работающая с абсолютной точностью; случайностям нет места; атомы и молекулы отождествляются с макротелами. Поведение макро и микро объектов детерминировано (предопределено). Случайности отрицаются.
5. Общие черты:
-
метафизичность (непризнание качественного развития природы);
-
детерминизм (строгая причинность всех явлений, отрицание случайностей);
-
механистичность (поведение объектов подчиняется законам Ньютона, которые распространяются на микро и макро миры).