101

Концепции современного естествознания (курс лекций, 2013)

ВВЕДЕНИЕ

Главная цель данного курса - ознакомление с со­временной естественнонаучной картиной мира, усвоение, пусть даже в общем виде, основных принципов и методов исследования, применяемых в современном естество­знании. Это дает возможность формировать у будущих специали­стов естествен­нонаучный способ мышления, целостное мировоззрение, что поможет лучше овладеть собственной профессией.

Актуальность курса КСЕ обусловлена еще и тем, что в последнее время в нашей стране получают все большее распространение различного рода ненаучные виды знания, такие, например, как астрология, ма­гия, эзотерические, мистические и т.п. учения. Постепенно, но достаточно определенно, они вытесняют на периферию обще­ственного сознания естественнонаучную картину мира, осно­ванную на рациональных способах его объяснения. Поэтому сегодня, как никогда ранее, важно утверждение естественнонаучного знания в обществе. Речь идет об усвоении основных концепций в области физики, химии, биологии и других есте­ственных наук, получении представлений о важнейших школах, и направлениях в развитии современного естествознания.

1. Предмет и цели естествознания

«Нельзя объять необъятное», - иронично предостерегает Козьма Прутков всякого, кто пытается решить много проблем и сразу. Задача современного естествознания глобальна – объять разумом бесконечный мир и построить единую картину мира. Эту задачу пытались решить с давних пор. Содержание предмета естествознания со временем менялось, хотя объект его – Природа – оставался неизменным.

Слово “естествознание” представляет собой сочетание двух

слов – “естество” (природа) и “знание”.

Предмет естествознания – различные формы движения материи в природе и их материальные носители, образующие лестницу последовательных уровней организации материи; их взаимосвязь и внутренняя структура; основные формы всякого бытия – пространство и время; закономерная связь явлений природы.

Цели естествознания двоякие: 1) находить сущность явлений природы, их законы и на этой основе предвидеть или создавать новые явления и 2) раскрывать возможность использования на практике познанных законов, сил и веществ Природы. Можно сказать: познание истины (законов природы) - непосредственная или ближайшая цель естествознания, содействие их практическому использованию – конечная цель естествознания. Цели естествознания совпадают, таким образом, с целями самой человеческой деятельности.

Естествознание, опираясь на конкретные естественные науки (в первую очередь физику, химию, биологию и астрономию), в то же время не является совокупностью отдельных дисциплин, в отличие от специальных наук оно исследует Природу как единое целое.

2. Наука и научный метод

2.1 Научный метод познания

В общем понимании наука — это система сознания и сфера человеческой деятельности, направленная на достижение объ­ективных и истинных знаний, их теоретическую интерпретацию, а также систематизацию доступной человеку и обществу информации.

Современная наука охватывает огромную область знаний — около 15000 дисциплин, которые в различной степени отда­лены друг от друга. В XX в. научная информация за 10—15 лет удваивается. Бо­лее 90% всех важнейших достижений научно-технического уровня приходится на XX в. Сего­дня можно утверждать, что наука коренным образом изменила жизнь человечества и окружающей его природы.

Научное познание имеет тройственную задачу, связанную с описанием, объяснением, предсказанием возможного поведения процессов и явлений.

Свойства научного познания:

- объективность – воспроизведение действительности такой, какой она существует сама по себе, вне и независимо от человека и его сознания; - достоверность – связана с постоянной проверкой полученных результатов; - системность – стремление к целостному охвату объекта изучения, заключающееся в исследовании явлений и объектов как части целостной системы и сведению многообразных типов связей элементов системы в единую теоретическую картину.

Методы научного познания:

- наблюдение – преднамеренное и целенаправленное изучение объектов и явлений, опирающееся на чувственные способности человека;

- описание – фиксация средствами естественного или искусственного языка сведений об объектах; - сравнение – сопоставление объектов по каким-либо сходным свойствам или сторонам; - эксперимент – изучение объекта или явления путем активного, целенаправленного, строго контролируемого воздействия исследователя на изучаемый объект или явление (эксперимент непременно должен обладать свойством воспроизводимости); - измерение – определение количественных значений, свойств и сторон изучаемого объекта или явления с помощью специальных средств. Это достигается совокупностью операций по определению отношения одной (измеряемой) величины к другой однородной величине, принятой за единицу; - дедукция – способ рассуждения или метод движения знаний от общего к частному; - индукция – способ исследования и рассуждения, в котором общий вывод строится на основе обобщения частных посылок; - анализ – мысленное или реальное расчленение, разложение объекта на составные элементы в целях всестороннего изучения; - синтез – соединение, ранее выделенных частей предмета, в единое целое; - абстрагирование – отвлечение от ряда, несущественных для данного исследования, свойств изучаемого явления с одновременным выделением интересующих свойств и отношений; - моделирование – изучение объекта путем создания и исследования его копии, замещающей объект исследования с определенных сторон; - гипотеза – интуитивное научное предположение о природе наблюдаемых явлений, основанное на анализе экспериментальных данных; - научный закон – многократно экспериментально проверенная и подтвержденная гипотеза переходит в разряд научных законов; - научная теория – это группа научных законов, описывающая совокупность родственных явлений с единой точки зрения. В соответствии с уровнем познания выделяют эмпирические и теоретические методы. К эмпирическим относятся следующие методы: наблюдение, описание, измерение, сравнение, эксперимент. Требования к гипотезам, законам, теориям: - они должны соответствовать принципу верификации (верификация – эмпирическое подтверждение теоретических положений науки); - они должны соответствовать принципу фальсифицируемости (опровергаемости) суть которого заключается в том, что из теоретических положений должны выводиться положения, поддающиеся проверке, и должен быть возможен результат эксперимента, демонстрирующий неверность теории. Принцип фальсифицируемости научных положений, т.е. их свойство быть опровергнутыми на практике, является критерием статуса научной или ненаучной теории; Принцип соответствия – теория, справедливость которой была экспериментально подтверждена для той или иной категории явлений, с разработкой новой, более общей теории, не устраняется как нечто неверное. Новая теория не отвергает старую, а лишь устанавливает границы ее применимости. Она совпадает со старой в рамках указанных границ. Примеры:

1. Квантовые эффекты существенны лишь при рассмотрении объектов, сравнимых с постоянной Планка (это микромир). При рассмотрении макроскопических объектов, их квантовые свойства оказываются несущественными, и квантовая механика переходит в классическую механику.

2. Специальная теория относительности переходит в классическую механику, если скорости движения тел много меньше скорости света. Это и определяет границы применимости классической механики.