3. Развитие научных исследовательских программ и картин мира

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ

1. В античном естествознании сложилось глобальное представление о Вселенной как упорядоченной, законосообразной системе, подчиненной веч­ному объективному порядку. Найти первопричину этого порядка, выявить общие принципы, лежащие в основе всего сущего, рационально объяснить мир — считалось главной целью древнегреческих философов. Многие из них искали эту первопричину в окружающем мире (вода у Фалеса Милетского, огонь у Гераклита, воздух у Анаксимена, все четыре стихии — вода, воздух, земля и огонь — у Эмпедокла), другие постулировали существование «неви­димых» объектов (апейрон у Анаксимандра, эфир у Пифагора).

2. Древнегреческие философы были убеждены в том, что каждое собы­тие, каждое природное явление имеет естественную причину (принцип причинности в первоначальной форме), причем причина должна предшество­вать следствию.

3.3. С древнейших времен существовали два противоположных представ­ления о структуре материального мира. Одно из них — континуальная кон­цепция Анаксагора-Аристотеля — базировалось на идее непрерывности, внутренней однородности, «сплошности» и, по-видимому, было связано с непосредственными чувственными впечатлениями, которые производят вода, воздух, свет и т. п. Материю, согласно этой концепции, можно делить до бесконечности и это является критерием ее непрерывности. Заполняя все пространство целиком, материя не оставляет пустоты внутри себя.

Аристотель считал, что мир представляет собой вращающийся Космос и его движение началось в каком-то малом объеме пространства от первона­чального толчка (это согласуется с одной из современных теорий происхож­дения Вселенной — теорией Большого Взрыва и расширяющейся Вселен­ной). Сам Космос является некой ограниченной сферой, в центре которой расположена Земля. Пространство и время существуют только в пределах этого Космоса и заполнены «первичной материей». Первичная материя под воздействием комбинации «первичных сил» — горячего, холодного, сухого и мокрого — переходит в одну из четырех «стихий»: огонь, воздух, воду и землю. Стихии, в свою очередь, могут как переходить из одной в другую, так и вступать в различные соединения и образовывать «вещества»: камни, ме­таллы, мясо, кровь, глину, шерсть и т. д. И как логичный результат — из веществ создаются тела.

Аристотель ввел также понятие естественных и насильственных движе­ний тел. Для земных тел естественным является перемещение или вниз («тя­желые» тела), или вверх («легкие» тела), причем считалось, что причина естественных движений заложена в их природе. Для небесных тел естествен­ным предполагалось их круговое движение вокруг Земли как центра Космоса. Насильственное движение объяснялось действием сил на тела, и оно прекра­щалось, если сила переставала действовать. Представления о естественных и насильственных силах и вызванных ими движениях вытекали из повседнев­ной практики и наблюдений за движением тел в реальной жизни и были при­няты в науке до XVIII в. К этому времени представление о силе как причине движения стало основой классической механики Галилея-Ньютона.

3.4. Другое представление о материи — атомистическая (корпускулярная) концепция Левкиппа-Демокрита — было основано на дискретности пространственно-временного строения материи, «зернистости» реальных объектов и отражало уверенность человека в возможность деления матери­альных объектов на части лишь до определенного предела — атомов, кото­рые в своем бесконечном разнообразии (по величине, форме, порядку) соче­таются различными способами и порождают все многообразие объектов и явлений реального мира. При таком подходе необходимым условием движе­ния и сочетания реальных атомов является существование пустого простран­ства. Таким образом, корпускулярный мир Левкиппа-Демокрита образо­ван двумя фундаментальными началами — атомами и пустотой, а материяпри этом обладает атомистической структурой. Атомы по представлениям древних греков не возникают и не уничтожаются, их вечность проистекает из бесконечности времени. Конечно, атомы древнегреческих философов не имели ничего общего, кроме названия (атом означает «неделимый»), с на­шим представлением об этих объектах.

5. Эти представления о структуре материи просуществовали фактиче­ски без существенных изменений до начала XX в., оставаясь двумя антино­миями — противоречащими друг другу высказываниями о предмете, допус­кающими одинаково убедительное обоснование.

6. Развитие естествознания за прошедшие две с половиной тысячи лет сопровождалось последовательной сменой научных картин мира: механиче­ская (XVII в.), электромагнитная (XIX в.), неклассическая (первая полови­на XX в.), современная эволюционная.

ПРИМЕРЫ ТЕСТОВЫХ ЗАДАНИЙ

Задание 3.1 (выберите несколько вариантов ответа).

Атомизм Левкиппа-Демокрита был основан на следующих идеях:

Варианты ответа:

1. При соединении атомов тела возникают, некоторое время существуют, а затем разрушаются, вновь рассыпаясь на атомы.

2. В движении атомов присутствует принципиально неустранимый эле­мент случайности.

3. Все состоит из делимых и деформируемых корпускул, которые плотно прилегают друг к другу, не оставляя места для пустоты.

4. Все состоит из мельчайших, неделимых и неизменных частиц — ато­мов, которые беспорядочно двигаются в пустоте.

Обоснование ответа. Основной идеей атомизма является положение о том, что все состоит из мельчайших, неделимых и неизменных частиц — атомов, которые беспорядочно двигаются в пустоте. Атомизм также пред­полагает, что при соединении атомов тела возникают, некоторое время су­ществуют, а затем разрушаются, вновь рассыпаясь на атомы. Обычно в зада­ниях такого рода следует выбрать два варианта приведенных ответов. Поэто­му вариант ответа о присутствии принципиально неустранимого элемента случайности следует отклонить.

Правильными являются варианты ответа: 1) при соединении атомов тела возникают, некоторое время существуют, а затем разрушаются, вновь рас­сыпаясь на атомы; 4) все состоит из мельчайших, неделимых и неизменных частиц — атомов, которые беспорядочно двигаются в пустоте.

Задание 3.2 (выберите один вариант ответа).

С именем Николая Коперника связано начало научной революции, в ре­зультате которой произошел переход ...

Варианты ответа:

1. От гелиоцентрической к геоцентрической системе.

2. От корпускулярной теории к волновой.

3. От волновой теории к корпускулярной.

4. От геоцентрической к гелиоцентрической системе.

Обоснование ответа. С именем Николая Коперника связан переход от геоцентрической (с центром в центре Земли) к гелиоцентрической (с центром в центре Солнца) системе.

Правильным является вариант ответа: 4) от геоцентрической к гелио­центрической .

Задание 3.3 (выберите один вариант ответа).

Во II в. н. э. К. Птолемей в труде «Альмагест» изложил ... систему строе­ния мира.

Варианты ответа:

1. Гелиоцентрическую.

2. Геоцентрическую.

3. Механическую.

4. Пироцентрическую.

Обоснование ответа. С именем Птолемея связана геоцентрическая сис­тема строения мира, в соответствии с которой неподвижный центр этой сис­темы совпадает с центром Земли (Гея — Земля).

Правильным является вариант ответа: 2) геоцентрическую.

Задание 3.4 (выберите один вариант ответа).

Во времена Аристотеля предполагалось, что «первичная» материя состо­ит из четырех «стихий» ...

Варианты ответа:

1. Протонов, нейтронов, электронов и фотонов.

2. Горячего, холодного, сухого и мокрого.

3. Земли, воздуха, огня и воды.

4. Адронов, лептонов, глюонов и бозонов.

Обоснование ответа. Согласно континуальному подходу Аристотеля, первичная материя под действием «первичных сил» —горячего, холодного, сухого и мокрого — переходит в одну из четырех «стихий»: огонь, воздух, воду и землю.

Правильным является вариант ответа: 3) земли, воздуха, огня и воды.

Задание 3.5 (выберите один вариант ответа).

В развитии древнегреческого естествознания можно выделить три науч­ные программы: две материалистические — Аристотеля и Демокрита и идеа­листическую ...

Варианты ответа:

1. Гераклита Эфесского.

2. Эпикура.

3. Пифагора.

4. Платона.

Обоснование ответа. Общей чертой континуальной программы Аристо­теля и атомистической программы Демокрита является их материалистич­ность. Научную программу Платона относят к идеалистической, так как, по Платону, материальный мир бытия является отражением мира идей челове­ка, его представлений.

Правильным является вариант ответа: 4) Платона.

Задание 3.6 {выберите варианты согласно тексту задания).

Установите соответствие между типом научной картины мира и уровнем систематизации знаний о мире:

1. Единая научная картина мира.

2. Естественнонаучная картина мира.

3. Физическая картина мира.

Варианты ответа:

A. Целостный образ мира, включающий представления о природе, обществе, человеке.

Б. Целостное видение мира с обыденной точки зрения.

B. Целостное видение мира с позиций естественных наук.

Г. Целостное видение мира с точки зрения физики.

Обоснование ответа. Единая научная картина мира — это целостный образ мира, включающий представления о природе, обществе, человеке. Ес­тественнонаучная картина мира — это целостное видение мира с позиций естественных наук. Наконец, физическая картина мира — это целостное виде­ние мира с точки зрения физики.

Правильным является вариант ответа: 1 — А; 2 — В; 3 — Г.

Задание 3.7 (выберите несколько вариантов ответа).

Научными достижениями, которые легли в основу механической карти­ны мира, являются ...

Варианты ответа:

1. Возникновение экспериментального естествознания.

2. Разработка теории механического движения.

3. Гипотеза квантов.

4. Разработка теории электромагнитного поля.

Обоснование ответа. В основу механической (иногда говорят механи­стической) картины мира, сформировавшейся к началу XVIII в., легли дос­тижения экспериментального естествознания, разработка теории механиче­ского движения. Разработка теории электромагнитного поля относится ко второй половине XIX в., а гипотеза квантов появилась в самом начале XX в.

Правильными являются варианты ответа: 1) возникновение эксперимен­тального естествознания; 2) разработка теории механического движения.

Задание 3.8 (выберите один вариант ответа).

Упорядоченная система знаний о Вселенной и человеке, формирующая­ся на базе фундаментальных открытий и достижений естествознания, назы­вается ...

Варианты ответа:

1. Научной картиной мира.

2. Естественнонаучной картиной мира.

3. Картиной мира.

4. Физической картиной мира.

Обоснование ответа. Ответ легко «читается» в формулировке вопроса: речь идет о естественнонаучной картине мира.

Правильным является вариант ответа: 2) естественнонаучной картиной мира.

Задание 3.9 (выберите варианты согласно указанной последовательности). Расположите в хронологическом порядке научные картины мира:

Варианты ответа:

Неклассическая (квантово-полевая) картина мира.

Ш Механическая картина мира.

Электромагнитная картина мира.

Обоснование ответа. Самой ранней из указанных является механиче­ская (механистическая) картина мира, сформировавшаяся к началу XVIII в. Во второй половине XIX в. появилась электромагнитная картина мира. В са­мом начале XX в. возникла неклассическая (квантово-полевая) картина мира.

Правильной является последовательность: 1) механическая картина мира; 2) электромагнитная картина мира; 3) неклассическая (квантово-по­левая) картина мира.

Задание 3.10 {выберите один вариант ответа).

И в электромагнитной картине мира, и в механической считалось, что ...

Варианты ответа:

1. Перемещение со сверхсветовыми скоростями невозможно.

2. Движущее тело действует на движимое, а встречного противодейст­вия нет.

3. Любое движение сводится к перемещению тел и частиц.

4. Зная причину, можно точно и однозначно рассчитать ее следствия.

Обоснование ответа. В механической картине мира характер взаимо­действия всегда включал в себя действие и равное ему противодействие. В электромагнитной картине мира движение (изменение состояния) — это не только перемещение тел и частиц, но и изменение параметров электро­магнитного поля. Общим для обеих картин мира является детерминизм, вы­ражающийся в том, что, зная причину, можно точно и однозначно рассчи­тать ее следствия.

Правильным является вариант ответа: 4) зная причину, можно точно и однозначно рассчитать ее следствия.

Задание 3.11 {выберите несколько вариантов ответа).

Положение «материя состоит из дискретного вещества», характерно для ...

Варианты ответа:

1. Электромагнитной картины мира.

2. Исследовательской программы Левкиппа-Демокрита.

3. Механической картины мира.

4. Квантово-полевой картины мира.

Обоснование ответа. Дискретный характер материи характерен как для исследовательской программы Левкиппа-Демокрита («все в природе состо­ит из атомов и пустоты»), так и для механической (корпускулярной) карти­ны мира.

Правильными являются варианты ответа: 2) исследовательской програм­мы Левкиппа-Демокрита; 3) механической картины мира.