Учреждение образования «Частный институт управления и предпринимательства»

Е.П. Прохорова

О С Н О В Ы

СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

Учебно-методическое пособие

Минск 2012

УДК 504

ББК  20я 7

       П 84

Рекомендовано к изданию редакционно-издательским советом Частного института управления и предпринимательства

А в т о р

старший преподаватель кафедры информационных и производственных технологий Частного института управления и предпринимательства Е.П. Прохорова

Р е ц е н з е н т ы:

доцент кафедры высшей математики и физики УО «Военная академия Республики Беларусь» кандидат физико-математических наук, доцент С.В. Корчеменко;

ведущий научный сотрудник НИЛ ХБИ управления КИМВИ ГУ «ЦСЭиК Министерства юстиции Республики Беларусь» кандидат химических наук А.З. Малинникова

Рассмотрено и одобрено на заседании кафедры информационных и производственных технологий, протокол № 14 от 16.02.2012 г.

Прохорова, Е.П.

П 84     Основы современного естествознания: учеб.-метод. пособие / Е.П. Прохорова. – Минск: Частн. ин-т упр. и предпр., 2012. – 48 с.

ISBN 978-985-6971-77-1.

Кратко изложены основные характеристики и тенденции современного естественнонаучного знания, его место и роль в системе общечеловеческой культуры.

Рассматриваются такие понятия, как структура материи, пространство–время, теория относительности, термодинамика, виды фундаментальных взаимодействий, вопросы современной космологии.

Предназначено для студентов Частного института управления и предпринимательства.

УДК 504

ББК 20я 7

ISBN 978-985-6971-77-1 © Прохорова Е.П., 2012

© Частный институт управления и предпринимательства, 2012

Введение

У любого человека уже в самом раннем возрасте возникает естественное стремление познать окружающий мир. С возрастом это неосознанное стремление постепенно перерастает в осознанную форму любознательности — желание познать законы, которые управляют природой, способы их применения, позволяющие человеку предвидеть возможные последствия своих действий. Эти навыки важны для человека любой профессии.

Для чего же будущим юристам или экономистам изучать естествознание? Во-первых, во избежание узости специального образования. По словам Д.И. Менделеева, «тот, кто знает только химию, тот и химию плохо знает». Действительно, современный специалист с высшим образованием должен быть широко образованным человеком, не только обладающим профессиональными знаниями, но и имеющим ясное представление об устройстве окружающего мира. Ведь первую оценку того или иного предложения настоящий руководитель любого ранга обычно производит самостоятельно, до того, как примет окончательное решение о необходимости прибегнуть к услугам других специалистов. Вероятность того, что оценка будет объективной, тем выше, чем шире профессиональный кругозор руководителя. Таким образом, первая задача, решаемая курсом «Основы современного естествознания», — это формирование в сознании студентов современной естественнонаучной картины мира.

Во-вторых, методы естественных наук оказались чрезвычайно эффективными для решения экономических проблем. Это стало особенно очевидным в конце XX в. в связи с развитием системного подхода. Предполагаемые экономические решения лучше вначале «обыграть» на математических и компьютерных моделях, прежде чем пускаться в рискованные эксперименты с реальными финансовыми потоками. Поэтому для подготовки высококвалифицированных специалистов в экономике важно знать и уметь применять естественнонаучные подходы в практической деятельности предприятия, отрасли, экономики в целом.

Настоящее пособие подготовлено в помощь овладению учебной дисциплиной «Основы современного естествознания» студентами экономических специальностей, а также специальностей «Правоведение», «Менеджмент». Рассматриваемые в пособии основные концепции естествознания составляют основу современной научной картины мира, поэтому знакомство с ними будет играть важную роль в формировании научного мировоззрения и общей культуры студентов.

В первой части пособия дана характеристика системы естественнонаучного знания, рассматриваются современные аспекты физического моделирования и описания природных явлений и фундаментальных взаимодействий в естественнонаучной картине мира.

Раздел 1 Система естественнонаучного знания: особенности современного состояния и основные тенденции развития

1.1 Естественнонаучное знание в системе общечеловеческой культуры

Система человеческой культуры — это мир вещей, предметов, созданных человеком для удовлетворения его потребностей, одна из важнейших характеристик человеческой жизнедеятельности.

Материальная культура — это сфера материальной деятельности человека (орудия и предметы труда, жилища, одежда, предметы обихода, техника и т. п.).

Духовная культура — это духовная деятельность людей, охватывающая сознание, познание, воспитание, просвещение. Продуктом духовной деятельности являются идеи, представления, научные гипотезы, художественные образы, мифологические символы, моральные и правовые нормы, религиозные воззрения и др. Существование духовных потребностей отличает человека от животного. Составляющими духовной культуры являются наука, философия, искусство, религия, мифология, право, мораль. Среди них науке отводится особое место, которое определяется значением познания в жизни человека.

Познание — специфический вид практической деятельности человека, направленный на постижение окружающего мира и самого себя в этом мире.

Наука — особый рациональный способ познания мира, основанный на эмпирической проверке или математическом доказательстве.

Истинность — главная отличительная черта научного познания. Истина — это правильное, адекватное отражение объективной действительности в сознании человека. Абсолютная истина объективна, то есть не зависит от человека.

Истинность научного познания относительна, так как она отражает объект или явление природы только на данном этапе развития науки. Научная истина всегда конкретна. Знания об объекте относительны к определенным условиям его существования. В связи с этим можно сделать вывод о том, что любое научное знание относительно и ограничено. Развитие науки — это последовательное приближение к абсолютной истине.

Истинность научного знания проверяется на соответствие следующим принципам, или критериям, научности, которые позволяют отличить научное знание от ненаучного:

 рациональному принципу;

 принципу верификации;

 принципу фальсификации.

Рациональный принцип: источником истинного знания является разум.

Принцип верификации: какое-либо понятие или суждение имеет значение, если оно эмпирически проверяемо (явно или опосредованно). Теория истинна, если она прошла проверку фактами.

Принцип фальсификации: критерием научности теории является ее фальсифицируемость или опровержимость.

Характеристики научного познания:

 Истинность — обнаружение объективных (независимых от личностных качеств исследователя) законов действительности. При этом в научном исследовании присутствуют элементы незавершенности.

 Общезначимость — полученные знания пригодны для всех людей на Земле.

 Внеморальность — объекты научного исследования внеморальны и этически нейтральны. Однако при этом учёный не может быть вне морали, так как он отвечает за своё исследование.

 Преемственность. Новые знания всегда соотносятся со старыми знаниями по принципу соответствия.

 Достоверность — истинность знания в науке всегда обосновывается, доказывается, подтверждается экспериментом или математическим расчетом.

 Системность — научное знание отличают целостность, непротиворечивость, строгая логичность и обоснованность выводов.

 Направленность на отражение сущностных свойств изучаемых объектов. Наука моделирует объекты познания (процессы микромира, законы природы, общества), выделяя свойства, связи и отношения реального мира в чистом виде (масса, скорость, валентность, стоимость и т. п.).

 Опережение уже существующей практики.

 Универсальный, специальный язык науки — разработка научных методов познания, использование особых средств научно-познавательной деятельности (специальной аппаратуры, инструментов, приборных установок, научных терминов, понятий, искусственных формализованных знаковых систем).

Кроме научного, познание может быть вненаучным. К вненаучным формам познания относятся обыденное познание, мифология, религия, псевдонаучное (астрология и др.), паранаучное (эзотерическое) и др.

Наука и религия, двигаясь параллельно в своем развитии, постоянно ведут борьбу за духовное лидерство в обществе. Религия — это система верований, чувств и действий, направленных на установление отношений со сверхъестественным. Объектом изучения религии является душа, поэтому она обращена внутрь человека. Религиозное знание не предполагает какой-либо критики или проверки и представляет собой совокупность абсолютных ценностей, норм и идеалов. В религии акцент делается на веру, а не на доказательство. Однако, несмотря на обращение к эмоционально-чувственной стороне познания, религиозная система предполагает использование и рационального подхода.

Научное познание не следует отождествлять с философским. В то время как наука дает частные ответы на частные вопросы, философия представляет собой систему знаний, которая дает ответ на мировоззренческие вопросы. На стадии формирования познания философское знание было тесно связано с научным. В античности философией назывался весь комплекс теоретических знаний, из которого затем выделились различные частнонаучные дисциплины. С наукой философию сближают опора на рационально-теоретические методы исследования, выработка достоверных, общезначимых положений и принципов. Однако в отличие от философии научное знание не имеет мировоззренческого характера. Ни одна наука не стремится прояснить фундаментальное мировоззренческое отношение «человек – мир». Предметом научного исследования является либо человек, либо мир. Ни одна наука не решает вопроса о добре и зле, свободе и рабстве, истине и лжи, хотя ее интересуют возможности человеческого сознания, особенности восприятия действительности, достоверное знание о физической реальности. Наука дает лишь частные знания о мире, на основе которых формируются всеобъемлющие мировоззренческие системы.

Естествознание — система наук о природных явлениях и процессах. Цель естествознания — описать, систематизировать и объяснить природные явления и процессы, установить причинно-следственную связь между ними.

Естественнонаучная картина мира – целостная система представлений об общих принципах и законах устройства мироздания, которая описывает окружающий мир в определенный период развития науки. Например, натурфилософия, механистическая, электромагнитная, квантово-механическая картины мира.

Естествознание изучает мир на уровне концепций. Концепции — это система взглядов на проблему, господствующая в определенный период времени (геоцентризм, гелиоцентризм, механицизм, релятивизм). Смена концепций в науке приводит к научным революциям.

Революционные изменения в науке

Развитие науки определяется внешними и внутренними факторами.

Внешние факторы — это влияние государства, экономические, национальные особенности, ценностные установки ученых.

Внутренние факторы определяются внутренней логикой и динамикой развития науки. Внутренние факторы отражены в модели процесса развития науки: старая парадигма — нормальная стадия развития науки; новая парадигма — революция в науке. Такая модель процесса развития науки была разработана в начале 60-х годов XX в. американским ученым Томасом Куном.

Парадигма — научная теория, господствующая в течение определенного исторического периода в научном обществе.

Научные революции предполагают преемственность в развитии научного знания в соответствии с принципом соответствия, который сформулировал Н. Бор: всякая новая научная теория не отвергает начисто предшествующую, а включает ее в себя на правах частного случая, т. е. устанавливает для прежней теории ограниченную область применимости. И при этом обе теории (и старая, и новая) прекрасно могут мирно сосуществовать.

В истории развития науки выделяют следующие научные революции:

 Аристотелевская (VI–IV вв. до н. э.);

 Ньютоновская (XVI–XVIII вв.);

 Эйнштейновская (рубеж XIX–XX вв.).

Первая революция в познании мира, в результате которой и появляется на свет сама наука, произошла в VI–IV вв. до н.э. Родоначальником науки считают древнегреческого философа Аристотеля. Большой вклад в формирование науки античного периода внесли Демокрит, Сократ, Эпикур, Платон.

Основой античной научной картины мира стало геоцентрическое учение о мироздании. Для этого периода развития науки характерна созерцательная натурфилософия, согласно которой мир представляется единым целым, неразделенным и познается с помощью мысли, идей, умозаключений.

Аристотель создал формальную логику (учение о доказательстве), разработал научный понятийный аппарат, процедуру научного исследования, дифференцировал научное знание, отделив науки о природе от философии, математики и т. д.

Вторая глобальная научная революция (XVI–XVIII вв.). Ее началом считается переход к гелиоцентрической модели мира. В этот период формируется механистическая картина мира, которая лежит в основе классического естествознания. В механистической картине причинно-следственные связи однозначны (т. е. господствует лапласовский детерминизм), все наблюдаемые в природе превращения сводились к механическому движению. Основоположниками классического есте­ствознания являются Н. Коперник, Г. Галилей, И. Кеплер, Р. Декарт, И. Ньютон.

Для этого периода познания характерна фрагментарность: деление природы на объекты, выделение в естествознании частнонаучных дисциплин (физики, химии, биологии). Классическое естествознание стало широко использовать эксперимент, аналитические уравнения для описания материальных объектов и явлений.

Третья научная революция (на рубеже XIX–XX вв.). В этот период формируется неклассическое естествознание, для которого харак­терен синтетический уровень познания природы. Усиление фрагментарности привело науку к осознанию необходимости формирования новых междисциплинарных направлений на границе отдельных научных дисциплин. Наиболее значимыми теориями, составившими основу новой парадигмы научного знания, стали теория относительности А. Эйнштейна и квантовая механика. Теорию относительности можно назвать новой общей теорией пространства, времени и тяготения. Квантовая механика обнаружила вероятностный характер законов микромира, а также корпускулярно-волновой дуализм в самой основе материи.

Эйнштейновский переворот означал принципиальный отказ от всякого центризма вообще. Привилегированных, выделенных систем отсчета в мире нет, все они равноправны. Причем любое утверждение имеет смысл, только будучи «привязанным» к какой-либо конкретной системе отсчета. А это и означает в итоге, что любое наше представление, в том числе и вся научная картина мира в целом, релятивно, т. е. относительно. Стало ясно, что «единственно верную», абсолютно точную картину не удастся нарисовать никогда. Любая из таких «картин» может обладать лишь относительной истинностью.

Развитие науки имеет тенденцию к ускорению. Между аристотелевской и ньютоновской революциями прошло почти две тысячи лет; Эйнштейна от Ньютона отделяют чуть больше двухсот. Но не прошло и ста лет со времени формирования нынешней научной парадигмы, как у многих представителей мира науки возникло ощущение близости новой глобальной научной революции.