Концепции современного естествознания. Ответы. Конспекты. Шпаргалки

14. Внутренние закономерности развития естествознания. Глобальные научные революции. Закономерности, особенности развития естествознания – те, которые присущи всякой науке, но с учётом специфики изучаемого им предмета. Это: обусловленность; относительная самостоятельность; преемственность в развитии идей, принципов естествознания, теорий, понятий, методов, приемов исследования, неразрывность всего познания природы; постепенность развития естествознания при чередовании периодов относительно спокойного, эволюционного развития, резкой революционной ломки теоретических основ, всей системы понятий, принципов, всей естественнонаучной картины мира. Необходимое условие развития естествознания - свобода критики, беспрепятственное обсуждение любых спорных неясных ?. /// Виды научных революций в истории науки: 1. Внутридисциплинарные – происходящие в рамках отдельных научных дисциплин. Причинами подобных революций чаще всего служат переходы к изучению новых объектов, применение новых методов исследования 2. Междисциплинарные – происходящие в результате взаимодействия, обмена научными идеями между различными научными дисциплинами. На ранних этапах истории науки такое взаимодействие осуществлялось путем переноса научной картины мира наиболее развитой научной дисциплины на новые, еще складывающиеся дисциплины. В современной науке междисциплинарное взаимодействие осуществляется иначе. Теперь каждая наука обладает самостоятельной картиной мира, поэтому междисциплинарное взаимодействие происходит при анализе общих черт, признаков прежних теорий, концепций 3. Глобальные – наиболее известными из которых являются революции в естествознании, приводящие к смене научной рациональности.

16. Предпосылки становления классической науки, научной модели природы. Возникновение научного знания. Существуют 2 крайние точки зрения по этому ?. Наука - всякое обобщенное абстрактное знание, ее возникновение относят к той древности, когда человек стал делать первые орудия труда. Другая крайность - отнесение генезиса к тому этапу истории, когда появляется естествознание 15-17 в. Современное науковедение пока не дает однозначного ответа на этот ?, т. к. рассматривает саму науку в нескольких аспектах: наука как система подготовки кадров существует с середины 19 в.; как непосредственная производительная сила - со второй половины 20 в.; как социальный институт в Новое время; как форма общественного сознания в Древней Греции; как знания, деятельность по производству этих знаний, с начала человеческой культуры. /// Научная революция - смена парадигм (устоявшихся мнений на истину). /// Роль научных революций - с их помощью происходит развитие наук, человечества. /// Первая научная революция была осуществлена в VI в. до н. э. В результате этой научной революции возникла сама наука, произошло отделение науки от других форм познания, освоения мира. Важнейший фрагмент античной научной картины - геоцентрическая система, созданная Аристотелем, Птолемеем. Классическая наука сложилась в результате революции 16-17 в., охватывает период до появления квантово-релятивистской картины мира. Специфика классической науки: стремление к завершенной системе знаний; ориентация на классическую механику, ее законы, принципы; /// Механическая картина мира: мир – гигантский механизм; механистический детерминизм - трактовал все типы взаимосвязи.

17. Особенности механистической картины природы, ее значение для развития науки, историческое место. Вторая научная революция дала начало механистической картине мира. Приходится на 16-18 в. Ее исходным пунктом считается переход от геоцентрической модели мира к гелиоцентрической, этот переход был обусловлен серией открытий, связанных с именами Н. Коперника, Г. Галилея, И. Кеплера, Р. Декарта, И. Ньютона, которые подвели итог исследований, сформулировали базовые принципы новой научной картины мира в общем виде. /// Основными изменениями являются: Классическое естествознание заговорило языком математики, сумело выделить строго объективные количественные характеристики земных тел (форма, величина, масса, движение), выразить их в строгих математических закономерностях; Наука Нового времени нашла мощную опору в методах экспериментального исследования явлений в строго контролируемых условиях; Естествознание этого времени отказалось от концепции гармоничного, завершенного, целесообразно организованного космоса. По их представлениям Вселенная бесконечна и объединена только действием идентичных законов. /// Доминантой классического естествознания, всей науки Нового времени становится механика. Утвердилась чисто механическая картина природы: Идеал научного знания: раз и навсегда установленная абсолютно истинная картина природы, которую можно поправлять в деталях, но радикально переделывать уже нельзя; В познавательной деятельности подразумевалась четкая оппозиция субъекта и объекта исследования. Итогом всех этих изменений явилась механистическая научная картина мира на базе экспериментально математического естествознания. /// Классическое естествознание. Весь мир предстает как слаженно действующий механизм. Характерные особенности механической картины мира: атомизм – учение о мире как совокупности огромного числа неделимых частиц, перемещающихся в пространстве, времени; движение – ключевое понятие, из него выводились понятия силы, массы, тяготения; принцип дальнодействия (Ньютон): взаимодействие между телами происходит мгновенно на любом расстоянии, без каких-либо материальных посредников; принцип абсолютности пространства, времени, которые не связаны с движением тел; принцип детерминизма: любые события жестко предопределены законами механики; принцип редукционизма: сведение закономерностей более высоких форм движения материи к законам простейшей формы – механической.

18. Предпосылки неклассического естествознания, революция в естествознании конца XIX - начала XX вв. Третья научная революция была осуществлена на рубеже XIX – XX вв. Её обусловила серия блестящих открытий в физике. В итоге была подорвана, важнейшая предпосылка механистической картины мира - убежденность в том, что с помощью простых сил, действующих между неизменными объектами можно объяснить все явления природы. /// В конце XIX в. - середина XX в. происходит преобразование стиля мышления, становление неклассического естествознания. Появляются предпосылки для построения целостной картины природы, в которой прослеживается иерархичная организованность Вселенной как сложного динамического единства, изменения места, функций науки в жизни. В основе этой новой парадигмы находились теория относительности (специальная и общая) и квантовая механика. В результате Эйнштейновской революции возникло Неклассическое естествознание. Утверждается понимание того, что любая научная истина относительна. Формируется представление о принципиальном единстве вселенной. Научное знание зависит не только от объекта, но и от субъекта. Все законы, сформулированные наукой - суждения. Основные черты неклассической науки (10-20-е гг. – 70-80-е гг. ХХ в.): отказ от классической механики как основы познания и объяснения действительности, - разрушение классической модели мира – механизма; смена стиля мышления как отказ от механистических и метафизических установок; вероятностный детерминизм выражается в отказе от динамических и введении статистических закономерностей.

19. Основные принципы и содержание неклассической картины мира. 3 этапа науки: доклассическое естествознание 5-6 века д.н.э.-16 века н.э.; Классическое естествознание 17-19 века; Неклассическое естествознание 20-21 века. Неклассическое естествознание. В этот период происходит открытие специальной и общей теории относительности. Все системы отчета равноправны. Утверждается понимание того, что любая научная истина относительна. Формируется представление о принципиальном единстве вселенной. Научное знание зависит не только от объекта, но и от субъекта. Все законы, сформулированные наукой - суждения. В процессе научного познания особое значение стало придаваться его социальным последствиям. Целый ряд областей науки напрямую связан с исследованием человека: Бекон, Декарт – методы науки; Коперник – в центре солнце; Дарвин – Эволюция; 1895 – открытие электрона Томсоном; 1911 г. – модель атома Резерфорда.

20. Постнеклассическая картина мира. Постнеклассическая научная картина мира начинает формироваться в 70-е годы 20 в.. На эту картину мира серьезное влияние оказали труды бельгийского ученого И. Пригожина о синергетике. С самого начала, к любому данному моменту t будущее остается не предопределенным. Развитие может пойти в одном из нескольких направлений. Предсказать, в каком именно направлении пойдет будущее развитие событий, невозможно. Направление развития чаще всего определяется каким-то незначительным фактором. Достаточно небольшого укола, чтобы система перестроилась, выбрала иное направление развития. Придается очень большое значение роли случайности в развитии. Случайное, незначительное событие может вызвать глобальные изменения в мире, в развитии системы. F научной картины мира: Объяснительная. Научная картина мира объясняет природные, социальные процессы на базе имеющихся знаний. Функция систематизации научного знания. В научной картине мира обобщаются наиболее важные узловые научные идеи, характерные для той или иной эпохи.

22. Взаимосвязь, взаимообусловленность явлений природы, типы взаимодействий. Фундаментальные физические взаимодействия. Все многообразие взаимодействий подразделяется в современной физической картине мира в соответствии с различной интенсивностью протекания взаимодействия элементарных частиц феноменологически делят на 4 типа: сильное, электромагнитное, слабое, гравитационное. По современным представлениям все взаимодействия имеют обменную природу, т.е. реализуются в результате обмена фундаментальными частицами – переносчиками взаимодействий. Каждое из взаимодействий характеризуется так называемой константой взаимодействия, которое определяет его сравнительную интенсивность, временем протекания, радиусом действия. Электромагнитное взаимодействие. Первой единой теорией электромагнитного поля выступила концепция Дж. Максвелла. Электромагнитные взаимодействия существуют только между заряженными частицами: электрическое поле — между двумя покоящимися заряженными частицами, магнитное — между двумя движущимися заряженными частицами. Электромагнитные силы могут быть как силами притяжения, так и силами отталкивания. Электромагнитное взаимодействие отличается от других участием электромагнитного поля. Электромагнитное взаимодействие обеспечивает связь ядер, электронов в атомах и молекулах вещества, тем самым определяет возможность устойчивого состояния таких микросистем. Частица-переносчик – фотон (g-квант). Слабое взаимодействие элементарных частиц вызывает очень медленно протекающие процессы с элементарными частицами, в том числе распады квазистабильных частиц. Слабое взаимодействие гораздо слабее не только сильного, но и электромагнитного взаимодействия, но гораздо сильнее гравитационного. Одноименно заряженные частицы отталкиваются, разноименно — притягиваются. Переносчики этого типа взаимодействия - фотоны. В результате слабых взаимодействий нейтроны, входящие в состав атомного ядра, распадаются на три типа частиц: положительно заряженные протоны, отрицательно заряженные электроны, нейтральные нейтрино. Слабое взаимодействие связано со всеми видами b-распада, многие распады элементарных частиц, взаимодействие нейтрино с веществом. Частица – переносчик - векторный бозон. Сильное взаимодействие удерживает протоны в ядре атома, не позволяя им разлететься под действием электромагнитных сил отталкивания. Сильное взаимодействие ответственно за образование атомных ядер, в нем участвуют только тяжелые частицы: протоны и нейтроны. Ядерные взаимодействия не зависят от заряда частиц, переносчиками этого типа взаимодействий являются глюоны. Примером сильного взаимодействия выступают термоядерные реакции на Солнце, других звездах. Принцип сильного взаимодействия использован при создании водородного оружия. Сильное взаимодействие элементарных частиц вызывает процессы, протекающие с наибольшей по сравнению с другими процессами интенсивностью, приводит к самой сильной связи элементарных частиц. Частицы – переносчики - p-мезоны. Гравитационное взаимодействие элементарных частиц является наиболее слабым из всех известных. Гравитационное взаимодействие на характерных для элементарных частиц расстояниях дает чрезвычайно малые эффекты из-за малости масс элементарных частиц. Гравитационное взаимодействие имеет бесконечно большой радиус действия. Поэтому, например, на тела, находящиеся на поверхности Земли, действует гравитационное притяжение со стороны всех атомов, из которых состоит Земля. Гравитационное взаимодействие является универсальным, однако в микромире учитывается, так как из всех взаимодействий является самым слабым, проявляется только при наличии достаточно больших масс. Его радиус действия, t не ограничены.

23. Порядок, хаос в материальном мире, роль синергетики в осмыслении этих явлений. Говоря о методологической и исторической судьбе понятий "хаос" и "порядок", мы можем отметить следующий парадокс: являясь наиболее древними обобщающими первообразами, матрицами мироописания, известными еще со времен мифов, космогонии, находя впоследствии применение в самых разных науках, эти понятия, тем не менее, так и не обрели до сих пор своей терминологической четкости. Можно сказать, что в истории науки речь шла не об изучении феноменов хаоса, порядка как таковых, а об исследовании отдельных атрибутивных характеристик этих феноменов. Так, в естественнонаучном плане (в первую очередь, в термодинамике) соотношение хаоса, порядка определялось, измерялось ростом энтропии как показателем разупорядоченности. Другими научными направлениями, проявляющими особый интерес к проблемам хаоса и порядка, были социология и общенаучные концепции (кибернетика, общая теория систем), в которых хаос и порядок сопрягались с развитием социальных систем разного уровня. Синергетика — наука, целью которой является выявление, исследование общих закономерностей в процессах образования, устойчивости, разрушения упорядоченных временных, пространственных структур в сложных неравноценных системах различной природы (физических, химических, биологических, экологических). Синергетические закономерности: этого система должна быть открытой, от точки термодинамического равновесия. Главенствующую роль в окружающем мире играет не порядок, стабильность, равновесие, а неустойчивость, неравновестность, -непрерывно флуктуируют. Фундаментальным условием самоорганизации служит возникновение, усиление порядка через флуктуации. В особой точке бифуркации флуктуация достигает такой силы, что организация системы не выдерживает, разрушается, принципиально невозможно предсказать: станет ли состояние системы хаотичным/она перейдет на новый, более дифференцированный, высокий уровень упорядоченности. В точке бифуркации система может начать развитие в новом направлении, изменить свое поведение. Под точкой бифуркации понимается состояние рассматриваемой системы, после которого возможно некоторое множество вариантов ее дальнейшего развития. Наглядный образ бифуркации дает картина В. М. Васнецова «Рыцарь на распутье». Новые структуры, возникающие в результате эффекта взаимодействия многих систем, называются диссипативными, потому что для их поддержания требуется больше энергии, чем для поддержания более простых, на смену которым они приходят. Те траектории/направления, по которым возможно развитие системы после точки бифуркации, которое отличается от других относительной устойчивостью, называется аттрактором. Аттрактор - относительно устойчивое состояние системы, притягивающее к себе множество «линий» развития, возможных после точки бифуркации. Случайность, необходимость взаимно дополняют друга в процессе возникновения нового. Диссипативные структуры существуют лишь постольку, поскольку система рассеивает энергию, а, следовательно, производит энтропию. Из энтропии возникает порядок с увеличением общей энтропии. Так из хаоса (неустойчивости) в соответствии с определенной информационной матрицей рождается Космос.

24. Самоорганизация, эволюция материального мира. Характерной особенностью развивающихся систем является их способность к самоорганизации, которая проявляется в самосогласованном функционировании системы за счет внутренних связей с внешней средой. В процессе самоорганизации системы выделяют две основные фазы: адаптацию/эволюционное развитие, отбор. Самоорганизующиеся системы обладают механизмом непрерывной приспособляемости (адаптации) к меняющимся внутренним, внешним условиям, непрерывного совершенствования поведения с учетом прошлого опыта. В развивающихся системах структура, f тесно взаимосвязаны. Система преобразует свою структуру для того, чтобы выполнить заданные f в условиях меняющейся внешней среды. Адаптация системы к меняющимся условиям происходит благодаря появлению элементов, обладающих необходимыми для функционирования системы свойствами, причем благодаря не просто появлению таких элементов, а избыточности таких элементов-признаков. Увеличение числа сходных элементов лежит в основе прогрессивного развития систем, так как является предпосылкой для дальнейшего отбора элементов, дифференциации, интеграции структур. Вместе с тем увеличение числа сходных элементов - простейшее средство для увеличения надежности воспроизведения, для интенсификации функций, расширения связей с внешней средой. Периоду адаптации (устойчивости системы) соответствует постоянное накопление приспособительных признаков широкого значения, нарастание универсализма системы. В результате флуктуаций в системе возникают регулирующие сигналы, которые изменяют, приспосабливают структуру системы так, чтобы система продолжала функционировать необходимым образом. Период адаптации - период эволюционных преобразований, которые связаны лишь с количественными изменениями в системе. Структурная устойчивость при этом не нарушается. Понятие структурной устойчивости играет важную роль в теории самоорганизации. Отбор - средство осуществления обратной связи от внешней среды к системе, т.е. отбор информирует систему о ее положении во внешней среде. Отбор выступает как механизм, ответственный, в конечном счете, за усложнение, усовершенствование самого хранилища накопленной информации, за согласование его работы со сложными изменчивыми условиями окружения. Таким образом, процесс преобразования внешнего во внутреннее осуществляется в ходе стабилизирующего отбора, т. е. зависимое от внешних факторов развитие становится автономным.

25. Структурные уровни, виды материи. Современные взгляды на структурную организацию материи. В классическом естествознании учение о принципах структурной организации материи было представлено классическим атомизмом. Идеи атомизма служили фундаментом для синтеза всех знаний о природе. В 20 в. классический атомизм подвергся радикальным преобразованиям. Наиболее простой классификацией систем является деление их на статические, динамические, которое, несмотря на его удобство все же условно, т.к. все в мире находится в постоянном изменении. Динамические системы делят на детерминистские, стохастические (вероятностные). Эта классификация основана на характере предсказания динамики поведения систем. По характеру взаимодействия с окружающей средой различают системы открытые, закрытые (изолированные). В современной научно обоснованной концепции системной организации материи обычно выделяют три структурных уровня материи: мегамир – мир космоса, мир огромных космических масштабов, скоростей; макромир – мир устойчивых форм, соразмерных человеку величин: земных расстояний, скоростей, масс, объемов; микромир – мир атомов, элементарных частиц – предельно малых непосредственно ненаблюдаемых объектов.

28. Корпускулярная, континуальная концепции описания природы. Принципы КПКМ (квантово-полевая картина мира). Как и все предшествующие картины Мира, КПКМ представляет собой процесс дальнейшего развития, углубления наших знаний о сущности физ явлений. Процесс становления, развития КПКМ продолжается, прошел уже ряд стадий: утверждение корпускулярно-волновых представлений о материи; изменение методологии познания, отношения к физ реальности; корпускулярная, волновая концепции света. Во второй половине 17 в. были заложены основы физической оптики. Ф. Гримальди открывает явление дифракции света (огибание светом препятствий т.е. отклонение его от прямолинейного распространения), высказывает предположение о волновой природе света в Трактате о свете. Х.Гюйгенсом был сформирован принцип, согласно которому каждая точка пространства, которой достигла в данный момент распространяющаяся волна, становится источником элементарных сферических волн, на его основе вывел законы отражения, преломления света. Но волна при своем перемещении передает действие от одной точки к другой. Аналогичным образом обстоит дело с распространением звуковой волны, но в этом случае волны распространяются в пространстве по всем направлениям. О световых колебаниях можно судить по косвенным эффектам. Явление интерференции дает свидетельство о волновой природе света.

30. Современные концепции происхождения, эволюции Вселенной. Теория 1: Вселенная – творение Бога. Согласно этой теории, Бог/боги/некая божественная сила создала Вселенную. На основе этого утверждения базируется философия основных мировых религий: христианства, ислама, иудаизма, буддизма. В каждой из этих религиозных традиций присутствует положение, утверждающее, что Бог (боги) существовали до сотворения Вселенной, именно Всевышний стал ее автором. Данная теория популярно представлена в одном из разделов Библии под названием Книга Бытия. В ней указано, что Вселенная, все, что ее населяет, были созданы за 6 дней. Теория 2: Вселенная сделала это сама. Определенная группа версий происхождения Вселенной базируется на утверждении, что Вселенная создала себя сама: просто в определенный момент, миллиарды лет назад, наша Вселенная решила быть, воплотила свое решение в жизнь. Эта теория, в частности, лежит в основе так называемой Теории Большого Взрыва, здесь отсутствуют ?, кто, что создало нашу Вселенную. Теория Большого Взрыва далеко не первая, не единственная теория, пропагандирующая самосоздание Вселенной. Один из древнеегипетских мифов повествует о боге Неб-ер-Чере, который сам по себе являлся вселенной, заключал в себе всю двойственность мира: видимое, невидимое, мужское начало, женское, физический план, ментальный. Все теории данного направления, однако, не дают ответа на ?, почему нечто появилось из ничего, такое спонтанное творение существует уже столько лет. Теория Большого Взрыва не объясняет, была ли цель перед актом создания Вселенной, если она была, то в чем заключалась. Теория 3: Она была всегда. Вселенная существовала всегда, поэтому ? о том, кто, когда, зачем ее создал, в данной концепции не рассматриваются вовсе. Версии происхождения Вселенной на основе данного утверждения, особенно популярны в среде атеистов, ученых. Аристотель, один из самых видных древнегреческих философов также верил, что Вселенная существовала всегда. Многие считают, что нечто, существующее вечно все же лучше, чем то, что было тем или иным способом создано. Прогресс, эволюция, по мнению, Аристотеля были обусловлены наводнениями/другими природными катастрофами, которые постоянно заставляли Вселенную начинать все сначала. Вера в вечное существование вселенной лишила людей необходимости привлекать к гипотетическому созданию Вселенной Бога, напротив, те, кто признавал, что Вселенная имела начало, использовали это утверждение в качестве аргумента в пользу существования Бога как инициатора, создателя Вселенной.

34. Концепции происхождения, эволюции Солнечной системы, Земли. Происхождение, состав солнечной системы. Солнце играет исключительную роль в жизни Земли. Весь органический мир нашей планеты обязан Солнцу своим существованием. Солнце - не только источник света, тепла, но первоначальный источник многих других видов энергии. Издавна у разных народов Солнце было объектом поклонения. Его считали самым могущественным божеством. Солнце – наша звезда. Изучая Солнце, мы узнаём о многих явлениях, процессах, происходящих на других звёздах, недоступных непосредственному наблюдению из-за огромных расстояний, которые отделяют нас от звёзд. Возраст Солнца примерно равен 4.5 миллиарда лет. С момента своего рождения оно израсходовало половину водорода, содержащегося в ядре. В состав солнечной системы входят планеты, их спутники, астероиды, кометы, метеорные тела, солнечный ветер. Предполагается, что планеты возникли одновременно 4.6 млрд лет назад из газово-пылевой туманности, имевшей форму диска, в центре которого располагалось молодое Солнце. Образование звезд, планетных систем - единый процесс, происходящий в результате конденсации облака межзвездного газа в силу его гравитационной неустойчивости. Протопланетная туманность образовалась вместе с Солнцем из межзвездного вещества, плотность которого превысила критические пределы. Такое уплотнение произошло в результате относительно близкого взрыва сверхновой звезды. Астеороиды, кометы, метеориты - остатки материала, из которого сформировались планеты. Происхождение систем регулярных спутников авторы космогонических концепций обычно объясняют повторением в малом масштабе того же процесса, который они предполагают для объяснения образования планет солнечной системы. В настоящее t господствует идея холодного, а не горячего, начального состояния Земли. /// Происхождение, эволюция Земли. Земля возникла путем конденсации определенных областей солнечного протопланетного облака. Т. к. планета росла, она начала нагреваться в результате совместного действия гравитационного сжатия, столкновений с метеоритами, нагревания, вызванного радиоактивным распадом урана, в результате внутренние слои расплавились. Расплавленные капли железа образовали расплавленное ядро, которое расплавлено до сих пор. Тяжелые металлы оседали к центру, легкие шлаки всплывали наверх, сейчас они составляют верхнюю мантию, кору. По мере того как остывала поверхность Земли, в результате конденсации воды образовались океаны. Когда возникла жизнь, она начала оказывать важное влияние на поверхность Земли, ее газовую оболочку, возник кислород, метан. Земля - 3 от Солнца планета Солнечной системы. Она обращается вокруг звезды по эллиптической орбите (очень близкой к круговой) за период равный 365.24 суток. Земля имеет спутник - Луну, обращающуюся вокруг Солнца. Период вращения планеты вокруг своей оси 23 ч 56 мин 4.1 сек. Вращение вокруг своей оси вызывает смену дня и ночи, а наклон оси, обращение вокруг Солнца - смену времен года. Форма Земли - геоид, приближенно - трехосный эллипсоид, сфероид. Земля обладает магнитным, тесно связанным с ним электрическим полями. Гравитационное поле Земли обуславливает её сферическую форму и существование атмосферы.