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;

3. самоорганизация, т.е. способность материи к самоусложнению и созданию более упорядоченных систем в ходе эволюции;

4. 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.

1. Научные предпосылки формирования механической картины природы (КП).

2. Механическая картина природы и причины ее смены.

3. Научные предпосылки формирования электромагнитной картины природы.

4. Электромагнитная картина природы.

5. Сравнительная характеристика механической и электромагнитной КП и причины смены электромагнитной КП.

1. 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»).

2. 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).

3. Научными предпосылками формирования электромагнитной КП послужили следующие открытия в области электричества и магнетизма:

1. 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.

5. 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:

1. метафизичность (непризнание качественного развития природы);

2. детерминизм (строгая причинность всех явлений, отрицание случайностей);

3. механистичность (поведение объектов подчиняется законам Ньютона, которые распространяются на микро и макро миры).