- •Тема 1 Естествознание и мировая культура
- •Культура. Естественнонаучная и гуманитарная культуры
- •Наука и ее место в мировой культуре
- •Научный метод
- •История естествознания
- •Основные черты современной научной картины мира
- •Тема 2 Концепции пространства и времени в современном естествознании
- •2.1 Структурные уровни организации материи;
- •Микро-, макро- и мегамиры
- •Современное естествознание выделяет три структурных уровня организации материи по критерию масштабности: микромир, макромир и мегамир.
- •2.2 Понятия пространства и времени и их основные свойства
- •2.3 Принципы относительности
- •2.4 Основные положения специальной теории относительности
- •2. 5 Принцип эквивалентности сил инерции и тяготения
- •2. 6 Элементы общей теории относительности и их экспериментальные подтверждения
- •Контрольные вопросы
- •Тема 3 Принципы симметрии и законы сохранения
- •3.1 Понятие симметрии. Теорема Нетер
- •3.2 Однородность времени и закон сохранения энергии
- •3.3 Однородность пространства и закон сохранения импульса
- •3.4 Изотропность пространства и закон сохранения момента импульса
- •Контрольные вопросы
- •Тема 4 Корпускулярная и континуальная концепции описания природы
- •4.1 Вещество и поле
- •4.2 Гравитационное поле и его основные характеристики
- •4.3 Электростатическое поле
- •4.4 Магнитное поле
- •4.5 Основы электромагнитной теории Максвелла. Электромагнитные волны
- •4.6 Волновые и корпускулярные свойства электромагнитного излучения
- •Эффектом Комптона называется явление упругого рассеяния фотонов рентгеновского излучения на свободных и слабо связанных электронах вещества, сопровождающееся увеличением длины волны излучения
- •4.7 Волновые свойства микрообъектов и их вероятностное описание
- •4.8 Диалектическое единство корпускулярных и волновых свойств материи
- •Контрольные вопросы
- •Тема 5 Особенности организации материи в микромире
- •5.1 Современные представления о строении атома
- •5.2 Строение атомного ядра
- •5.3 Радиоактивность. Радиоактивное излучение
- •5.4 Основные типы физических взаимодействий и классификация элементарных частиц
- •5.5 Частицы и античастицы. Антивещество
- •Контрольные вопросы
- •Тема 6 Порядок и беспорядок в природе
- •6.1 Равновесная термодинамика и ее законы
- •6.2 Хаос и порядок. Статистический смысл второго начала термодинамики
- •6.3 Понятие самоорганизации
- •6.4 Изменение энтропии в открытых системах
- •6.6 Самоорганизация в живой и неживой природе
- •1. Самоорганизация в неживой природе
- •2. Самоорганизующийся мир живого
- •Контрольные вопросы
- •Тема 7 Современные космологические концепции
- •7.1 Космологические модели Вселенной
- •7.2 Большой взрыв и теория Горячей Вселенной
- •7.3 Образование крупномасштабных структур во Вселенной. Эволюция галактик и звезд
- •Контрольные вопросы
- •Тема 8 Концепции современной химии
- •8.1 Классификация химических соединений
- •8. 2 Типы химических связей
- •8.3 Реакционная способность веществ
- •Контрольные вопросы
- •Тема 9 Биологический уровень организации материи
- •9.1 Сущность живого и его основные признаки
- •9.2 Гипотезы возникновения жизни на Земле
- •9.3 Структурные уровни организации живой материи
- •9.4 Принципы биологической эволюции
- •9.5 Биологическая эволюция человека. Проблема антропогенеза
- •9.6 Основные системы организма человека
- •9.7 Эмоции, творчество, работоспособность
- •1. Эмоции
- •2. Творчество
- •3. Работоспособность
- •Контрольные вопросы
- •Тема 10 Эволюция биосферы
- •Биосфера. Круговорот веществ и энергии
- •Биоценоз как живая часть биогеоценоза
- •Основные проблемы современные экологии
- •10.4 Учение в.И. Вернадского о ноосфере
- •Контрольные вопросы
- •Библиографический список
- •Краткий словарь основных понятий и терминов
Научный метод
Метод (греч. – буквально “путь к чему-либо”) – в самом общем значении способ достижения цели, определенным образом упорядоченная деятельность.
Научный метод представляет собой процедуру получения научного знания, которая позволяет его получить, воспроизвести, проверить и передать другим. Американский философ Т. Кун выдвинул концепцию познания как непрерывную смену парадигм, т.е. моделей постановки проблем и методов их решения.
Наука начинается с проблем. Проблемы возникают либо как следствие противоречия в отдельной теории, либо при столкновении разных теорий, либо как результат столкновения теории с наблюдением или экспериментом. При поиске научной истины ученые проходят несколько этапов.
1. Постановка проблемы на основе наблюдаемых фактов.
2. Формулирование одной или нескольких гипотез, основанных на уже известных фактах и некоторых допущениях.
3. Предсказание следствий из каждой гипотезы.
4. Проведение экспериментов с целью проверки правильности предсказанных следствий.
5. Формулировка заключения, в котором согласовываются гипотеза, логические следствия из нее и результаты проведенных экспериментов. Гипотеза становится теорией, если три указанных фактора согласуются между собой. Если же между этими факторами наблюдается несоответствие, то гипотеза должна быть пересмотрена или совсем отвергнута.
Таким образом, решающим звеном в научном исследовании является экспериментальная проверка высказанных гипотез; истинно научные теории отличаются от лженаучных в первую очередь отсутствием опытного подтверждения последних.
Методы научного познания принято подразделять по степени их общности и широте применимости в процессе научных исследований на всеобщие, общенаучные и частнонаучные.
Всеобщие методы научного познания – диалектический и метафизический. Метафизический метод познания рассматривает объекты и явления как законченные и неизменные, независимые друг от друга, лишенные внутренних противоречий. Диалектический метод предполагает изучение объектов и явлений со всем богатством их взаимосвязей и в постоянном развитии. Современная наука отвергает метафизические представления о нашем мире, однако необходимо отметить, что диалектические идеи всеобщей взаимосвязи и развития не могли утвердиться до того, как был пройден сложный путь изучения отдельных объектов. Так, Карл Линней в труде «Система природы» установил принцип классификации (градации) для живой природы: класс, отряд, род, вид, вариация и бинарную систему для отдельных животных и растений (1 – род, 2 – вид; напр. homo sapiens). Линней не вышел за рамки метафизических представлений и считал все виды растений и животных абсолютно неизменными. Тем не менее результатами его громадной работы по классификации живых организмов пользуются по сей день, без Линнея не было бы Дарвина с его эволюционным учением.
Общенаучные методы научного познания: наблюдение, эксперимент, аналогия, моделирование, анализ, синтез, индукция, дедукция.
Наблюдение – целенаправленный процесс восприятия предметов действительности. Наблюдение применяется там, где невозможен или очень затруднен эксперимент (напр. астрономия, гидрология, вулканология), либо там, где стоит задача изучить естественное функционирование или поведение объекта (напр. социальная психология). Наблюдение как метод предполагает наличие программы исследования, формирующейся на базе прошлых убеждений, установленных фактов и принятых концепций. Частными случаями наблюдения являются измерение и сравнение.
Эксперимент – метод познания, при помощи которого явления действительности исследуются в контролируемых и управляемых условиях. Эксперимент отличается от наблюдения вмешательством в исследуемый объект, т.е. активностью субъекта по отношению к предмету исследования. Развитие естествознания выдвигает проблему чистоты наблюдения и эксперимента. Наблюдение и эксперимент подчас нуждаются в очень сложных инструментах и приборах, которые сами могут оказывать влияние на изучаемый объект. Прежде всего это относится к исследованиям микромира. Важную роль в развитии естествознания играют мысленные эксперименты, проводящиеся в случаях, когда невозможно поставить реальный эксперимент. Примерами мысленных экспериментов могут служить мысленные эксперименты Эйнштейна по проверке выводов СТО, мысленные эксперименты с демоном Максвелла и многие другие.
Аналогия – метод познания, при котором происходит перенос знания, полученного при изучении одного объекта, на другой. Метод аналогии основывается на сходстве объектов по определенному ряду признаков.
Моделирование – метод научного познания, основанный на изучении объектов посредством их моделей. Сущность этого метода заключается в замещении объекта исследования моделью, отображающей какие-либо стороны прототипа. В современной науке используют предметное моделирование (исследование ведется на модели, воспроизводящей определенные геометрические, физические или функциональные стороны оригинала), математическое моделирование, мысленное моделирование и компьютерное моделирование.
Анализ – процедура мысленного или реального расчленения предмета на составляющие его части. Переход от изучения целого к изучению его частей осуществляется путем абстрагирования от связи частей друг с другом.
Синтез – процедура соединения различных элементов объекта в единое целое. В синтезе происходит не просто объединение, а обобщение аналитически выделенных и изученных особенностей объекта.
Индукция – метод научного познания, представляющий собой формулирование логического умозаключения путем обобщения данных наблюдения и эксперимента. Непосредственной основой индуктивного умозаключения является повторяемость признаков в ряду предметов определенного класса. На основании наблюдения достаточно широкого множества единичных фактов делается вывод об общих свойствах всех предметов, относящихся к данному классу.
Дедукция – метод научного познания, заключающийся в переходе от некоторых общих посылок к частным результатам – следствиям.
Частнонаучные (специальные) методы – методы, используемые только в рамках конкретной науки (спектральный анализ, хроматография, метод кольцевания птиц и др.).
В ходе развития науки методы могут переходить из более низкой категории в более высокую. Так, эволюционный подход из биологии распространился сначала на весь цикл наук о Земле, о Вселенной, а в настоящее время уже сформулирован принцип универсального эволюционизма, охватывающий все сферы бытия.
Мы уже говорили о том, что конечный продукт науки – это прежде всего научное знание, обладающее определенными свойствами. Это научное знание обычно выражается в законах науки, адекватно отражающих действительность. В природе существуют объективные закономерности – устойчивые, повторяющиеся связи между предметами и явлениями. Законы – отражение этих закономерностей в нашем сознании; часто законы формулируются в виде количественных соотношений между определенными величинами. Принято различать законы по степени их общности: менее общие (касающиеся ограниченной области знания, напр. закон естественного отбора); более общие (распространены в нескольких смежных областях); всеобщие (фундаментальные законы бытия, напр. принцип универсального эволюционизма).
