
- •Печатается по решению научно – методического совета
- •Введение
- •Дифференциация наук и ее причины.
- •Роль и место естествознания в системе наук.
- •1.Методы научного познания.
- •Принцип относительности; законы классической механики и их ограничения. Закон Всемирного тяготения.
- •Принцип детерминизма Лапласа и механическая
- •3. Парадигма и. Ньютона.
- •4. Законы сохранения в классической механике.
- •Электромагнитные явления.
- •Поля и волны.
- •Закон сохранения энергии и законы термодинамики.
- •4. Состояния вещества.
- •Причины революции в физике на рубеже х1х и хх веков.
- •Различные модели атома.
- •4. Ядерная физика.
- •5. Радиоактивность.
- •6. Цепные ядерные реакции и ядерная энергия.
- •Опыт а. Майкельсона и специальная теория относительности.
- •2. Общая теория относительности.
- •3. Рождение и эволюция Вселенной
- •5. Солнечная система.
- •Структурные уровни организации материи.
- •1. Что изучают науки о Земле.
- •2. Ресурсы планеты и их виды.
- •4. Геологическое строение Земли.
- •5. Гипотеза тектоники литосферных плит и
- •6. Водная оболочка Земли (гидросфера).
- •7. Газовая оболочка Земли (атмосфера).
- •1. Главные задачи химии.
- •2. Химическая связь.
- •Химический элемент. Периодический закон д.И
- •Органическая и элементоорганическая химия.
- •5. Управление химическими процессами.
- •6. Эволюционная химия.
- •1. Критерии живого и классификация живых организмов.
- •2. Химический состав живой клетки.
- •4. Биологическая эволюция.
- •5. Генетика, ее рождение, развитие и роль в современной
- •Основателем генетики был чешский монах-августинец
- •2. Гипотезы происхождения человека.
- •3. Человек и Космос. Русские космисты.
- •1. Учение в.И. Вернадского о биосфере.
- •2. Основные законы и понятия экологии
- •3. Глобальный экологический кризис конца хх века
- •1. Общие итоги развития естественных наук в хх веке.
- •Достижения конкретных разделов естественных наук к концу
- •Лауреат Нобелевской премии (1933), вывел основное уравнение
1.Методы научного познания.
Методологией называется наука о методах научного исследования, о принципах построения и способах научного познания. Метод – это способ получения информации.
В современной науке принято выделять два уровня научного исследования – эмпирический (опытный) и теоретический. На эмпирическом уровне обычно накапливается опытный материал, делаются попытки его первичной обработки и обобщения. На этом уровне решающую роль играет восприятие и фиксация человеком наблюдаемых им фактов, которое осуществляется при помощи органов чувств. В современной науке наблюдению, восприятию и фиксации помогают приборы и инструменты. Безупречное владение этими приборами, т.е. современной техникой, является необходимым качеством подлинно квалифицированного экспериментатора.
Теоретический уровень исследования связан с результатами обобщения эмпирических знаний и попыткой их объяснения. Результатом такого объяснения является построение теорий.
Центральным методом в науке является анализ – разделение сложного объекта на более простые составные части и изучение этих частей. Анализ родился в недрах естествознания, но очень быстро стал основой подхода к решению задач в области технических и гуманитарных наук. Этот метод стал настолько универсальным для любой области знания, что философия стала упрекать науку в чрезмерной аналитичности. Примеры: в химии существует целая отрасль - аналитическая химия (элементный и молекулярный анализ); в медицине диагностика заболеваний немыслима без результатов анализов функционирования различных органов; анализ прочно вошел и в гуманитарную сферу (экономический, политический, социологический анализ).
На первый взгляд антиподом анализа, а по существу дополняющим его методом является синтез – соединение более простых составных частей сложного объекта в единое целое. Примеры: конец Х1Х века ознаменовался триумфальным шествием органического синтеза, позволившего получать сложные вещества, которых нет в природе (красители, лекарства) из более простых компонентов. Любой конвейер, на котором собирают сложные агрегаты (от часов до автомобилей и самолетов) также олицетворяет собой идею синтеза. Очень важно при этом, чтобы отдельные составные части целого не противоречили, а дополняли друг друга, давая в итоге единое целое.
Описание – фиксация сведений об объектах. Оно может быть словесным, образным (зарисовки или фотографии). В течение всего очень длительного первого периода развития наших знаний об окружающем мире большинство наук имело качественный, описательный характер: объекты по возможности подробно характеризовали словами и зарисовывали (например, в биологии).
Измерение – сравнение объектов по каким-то свойствам или признаком с другими объектами, признанными в качестве образцов (эталонов). Появление меры и числа подняло изучение объектов на новый, количественный уровень, позволило привлечь математику к исследованию природных явлений.
Моделирование - один из важнейших методов современной науки. Модель – это материальный или мысленно представляемый объект (копия оригинала), который в процессе исследования замещает оригинал. Непосредственное изучение модели дает новую информацию об исходном объекте. Под моделированием понимают процесс построения, изучения и применения моделей. Этот процесс обязательно включает построение абстракций, умозаключений и выдвижение научных гипотез (см. далее ) . Главная особенность моделирования состоит в том, что это метод опосредованного познания с помощью систем-заместителей. Необходимость его использования определяется тем, что многие системы недоступны для непосредственного исследования или такие исследования требуют много времени и средств. Построение модели требует подробных знаний об оригинале. Модель должна отражать какие-либо существенные его черты. Изучение одних сторон изучаемой системы осуществляется ценой отказа от отражения других. Из этого следует, что для одной и той же системы может быть построено несколько «специализированных» моделей, концентрирующих внимание на определенных сторонах исследуемой системы. Следующим после построения модели является этап «модельного» эксперимента, когда добываются сведения о поведении модели в конкретных условиях. Далее осуществляется перенос информации с модели на оригинал. Наконец, следует практическая проверка полученной с помощью модели информации. Примеры моделей: глобус – это модель Земного шара; ранее было подробно рассказано о различных моделях мироздания. В последние годы появился новый раздел науки - математическое моделирование экономических процессов. В отличие от физических, построение математических моделей основано на подборе математических формул, наиболее адекватно описывающих изучаемый процесс.
Классификация – метод, основанный на разбиении всех изучаемых объектов на отдельные группы по сходным признакам и изучение этих групп. Больше всего в классификации нуждаются наименее математизированные разделы знаний: все гуманитарные науки, а из естественных (в прошлом) – химия и биология. Великим классификатором в биологии был шведский ученый Карл Линней (1707-1778). Работа нашего великого соотечественника Дмитрия Ивановича Менделеева (1834 - 1910), в которой был сформулирован периодический закон и предложена периодическая система элементов, называлась «Опыт классификации химических элементов».
До сих пор речь шла в основном об эмпирических (опытных) исследованиях. На следующем – теоретическом - этапе важную роль играют формализация, абстрагирование, индукция и дедукция.
Формализация – это создание своего языка в каждом разделе науки, на котором в дальнейшем ведется изложение научных фактов и построение теорий. Например, в физике – это математические формулы, описывающие физические законы и процессы; в химии – символы химических элементов и специфический способ записи химических реакций. По существу, свой язык имеет любой раздел науки.
Абстрагирование – это отвлечение от ряда несущественных для данного исследования свойств и отношений, выделение наиболее существенных характеристик объекта и обозначение их в виде символа, Без абстрагирования невозможно построение теорий. Примеры: буква в языке – это символ звука человеческой речи, в математике – символ числа или функции; нота – символ музыкального звука. Наиболее абстрактной из всех наук является математика.
Индукция - это построение общего заключения на основе отдельных, частных фактов. Примером может служить вывод любой формулы (в математике, физике, химии). Формула есть краткое выражение какой-либо закономерности, и выводят ее на основании каких-либо конкретных результатов. Частным случаем и примером может служить также метод математической индукции.
Дедукция - получение частного результата на основе общей закономерности. Примером может служить решение любой численной задачи, в процессе которого следует найти формулу, выражающую нужную закономерность, и подставить в нее числа из условия задачи. Индукция и дедукция не являются антиподами, а дополняют друг друга, как анализ и синтез.
2. Ступени научного исследования.
Любое научное исследование начинается с научного факта – предмета исследования. Затем следует наблюдение – целенаправленное восприятие и фиксация в памяти научных фактов, а за ним - эксперимент - сознательно поставленный опыт. Первым, как уже было сказано выше, для доказательства научной истины эксперимент использовал Г. Галилей. Эксперимент может быть прямым , т.е. реальным, и его результаты мы фиксируем органами чувств, которым могут помогать различные приборы. Другой вид эксперимента – модельный, и чем точнее модель, тем достовернее результат. Наконец, эксперимент может быть мысленным, великим мастером этого вида эксперимента был А. Эйнштейн.
Следующей стадией является обработка и обобщение результатов экспериментов, и здесь огромную помощь экспериментальной науке оказывает специальный раздел математики - математическая статистика. В науке уже давно произошло своеобразное разделение труда на экспериментаторов и теоретиков. Первые прекрасно владеют современной аппаратурой и техникой эксперимента, вторые выдвигают гипотезы и строят теории.
Гипотеза – это научное предположение, подлежащее обязательной экспериментальной, практической или математической проверке. Доказанная и проверенная гипотеза становится теорией. Конечной целью любого научного исследования является познание законов природы и развития общества. В процессе любого научного исследования решается и другая задача - самореализация ученого как личности. Хотя наука объективна и рациональна (в отличие, например, от искусства, которое всегда несет в себе отпечаток личности его творца), творят науку живые люди, и их судьбы весьма поучительны в аспекте психологического раскрытия творческого потенциала личности.
В последние десятилетия наблюдается интенсивная математизация и распространение естественно - научных методов в область гуманитарных наук.
Итак, наука имеет свои специфические подходы к разрешению проблем, называемые научными методами. Решение любой научной задачи осуществляется ступенчатым путем, и
каждый исследователь в своей работе должен пройти определенные стадии, без которых невозможен путь к успеху.
ЛЕКЦИЯ 3.
МАКРОМИР: МЕХАНИЧЕСКАЯ КАРТИНА МИРА.
1.Принцип относительности; законы классической механики и их ограничения. Закон Всемирного тяготения.
2. Принцип детерминизма П. Лапласа и механическая модель Вселенной.
3.Парадигма И. Ньютона.
4.Законы сохранения в классической механике.