7528

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образо-

вания «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

В. А. Яблоков

КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

Учебно-методическое пособие по подготовке к лекциям, практическим, семинарским занятиям

для обучающихся по дисциплине «Концепции современного естествознания», направлению подготовки 43.03.02 Туризм, профиль «Технология и организация туроператорских и турагентских услуг»

Нижний Новгород

2016

3

УДК (Присваивает библиотека)

Яблоков В.А. / Концепции современного естествознания [Электронный ресурс]: учеб.-метод. пос. / В.А. Яблоков; Нижегор. гос. архитектур. - строит. ун - т – Н. Новгород: ННГАСУ, 2016. – 120 с.– 1 электрон. опт. диск (CD-RW)

Рассмотрены в сжатой форме основы естествознания, системный взгляд на процессы, происходящие в неживой и живой природе. Обсуждаются основы естественных наук. Анализируются научно-технические достижения. Дается краткая характеристика мира микро- и макросистем, превращения вещества и энергии, происхождение Вселенной, солнечной системы, жизни на планете Земля.

Ключевые слова: мир систем, наука, искусство, техника, Вселенная, солнечная система, Земля.

Пособие предназначено для обучающихся в ННГАСУ по направлению подготовки 43.03.02 Туризм, профиль «Технология и организация туроператорских и турагентских услуг»

© В.А. Яблоков , 2016 © ННГАСУ, 2016

5

Знание−основной результат науки. По мере изучения природы мы выстраиваем модели изучаемых объектов, изменяем их в соответствии с расширением и уточнением наших знаний. Изучаем ли мы природу как объективную реальность, которая существует независимо от нашего сознания? Существуют разные точки зрения. Приведем высказывание известного английского астронома Артура Эддингтона (1882−1944): «… Там, где наука особенно далеко ушла в своем развитии, разум получил от природы то, что им было заложено в природу. На берегах неизвестного мы обнаружили странный отпечаток. Чтобы объяснить его происхождение, мы выдвигали одну за другой остроумнейшие теории. Наконец нам все же удалось восстановить происхождение отпечатка. Увы! Оказалось, что это наш собственный след» [10, с.29].

Природа, все явления в ней независимы от нашего сознания. У Эддингтона в этом сомнений нет. Однако наше сознание представляет все знания о природе в моделях. Модель как способ существования знаний сохраняет лишь некоторые свойства изучаемого объекта. То, что разуму удается узнать у природы, закладывается в модели. По мере изменения своих представлений об окружающем мире мы обращаемся к уже известным моделям, дополняем или изменяем их. Модель−это и есть «наш собственный след», наша мысль о природе, наше представление о том, как устроен мир. Отличается ли наше понимание природы от её реального состояния? Конечно, отличается. Мы «закладываем» в картину мира, в природу, в процессы и явления только то, что нам известно. А известны нам лишь ответы на вопросы, которые мы сами задаем природе.

Есть точка зрения на научное познание, высказанная немецким философом Отто Шпенглером (1880−1936): «Только профаны и обыватели считают природу некоей объективной реальностью. На самом деле, природа−это переживание, насквозь насыщенное совершенно личным содержанием. Никакого мира самого по себе нет, а есть только различные физические теории природы. Преходящи даже звездные миры, потому что наша−столь же преходящая−видимая глазом западного человека, возникшая из его чувств система мира, установленная Коперником, есть нечто совершенно отличное. Научное познание есть самопознание−разве не такой вывод поставляется нам фактами?» Более осторожен в своих суждениях американский философ Чарльз Пирс (1839−1914): «На вопрос о реальности я бы предложил такой ответ: реальность есть лишь объект окончательного мнения, к которому привело бы достаточное исследование».

Древнегреческий ученый Птолемей (II век) в своей геоцентрической системе мира представил все видимые движения светил вокруг неподвижной Земли. Модель оказалась далекой от истинного состояния наблюдаемой части мира, но имела исключительно большое практическое значение в определении географических координат и в мореплавании. Она с великой пользой прослужила полторы тысячи лет, прежде чем исследователи вышли на свой более точный «след», отпечаток на берегах неизвестного. Польский астроном Николай Коперник (1473−1543) попытался усовершенствовать

6

геоцентрическую систему мира. В своем сочинении «Об обращениях небесных сфер» он пришел к выводу, что Земля, считавшаяся ранее центром мира,−одна из планет солнечной системы. Им была создана гелиоцентрическая модель мира, столь же полная в решении всех астрономических задач, как и «Великое математическое построение» Птолемея. Но это другое, более точное видение мира.

Наука, знания позволяют человеку жить и выжить в постоянно изменяющемся мире. При этом человек вынужден действовать сообразно тем условиям, в которых находится. И всякий раз в любых условиях необходимо

уметь предвидеть, избежать и действовать профессионально. Именно зна-

ния позволяют предвидеть последствия, которые нас ожидают при совершении тех или иных действий. Благодаря знаниям удается заранее избежать нежелательных последствий. Человек, овладевший знаниями, способен действовать профессионально, правильно и надежно.

Вопросы для проверки знаний

1.Справедливо ли утверждение, что чем больше знаешь, тем больше не знаешь?

2.«Решением всякой проблемы служит новая проблема» (И. В. Гёте). Согласны ли вы с этим утверждением?

3.Согласны ли вы, что человек вынужден учиться всю жизнь?

1.ЧЕЛОВЕК−МЕРА ВСЕХ ВЕЩЕЙ

Вповседневной жизни мы привыкли соразмерять объекты и явления с доступными нашему воображению величинами. Обоняние, осязание, вкус,

слух, зрение−вот те инструменты, с помощью которых человек постигает мир. Когда объекты или процессы становятся недоступны нашим ощущениям, мы вынуждены прибегать к помощи различных приборов, измерительных инструментов или использовать теоретические расчеты. Такие приемы позволяют «увидеть» то, что недоступно нормальным органам чувств человека.

1.1. Масштабы времени и пространства

Ничтожно малые или, наоборот, гигантские размеры объектов, а также ничтожно малые или гигантские интервалы времени присущи различным частям Вселенной (рис. 2). Но их можно дать в одном масштабе измерений. Так делает человек, соразмеряя размеры объектов со своими собственными размерами, а время−в тех единицах, которые доступны его воображению.

Теоретические и экспериментальные способы оценки наблюдаемых во Вселенной процессов и состояний объектов весьма эффективны. Образцом теоретических расчетов может служить удивительная точность определения размеров земного шара, выполненного примерно во втором веке до нашей эры. В работе [7, с. 57−59] приводится следующий пример. Древнегреческо-

8

От стержня есть тень

7,20

Александрия

Рис.3. Определение размеров Земли по Эратосфену

Вопросы для проверки знаний

1.Какие теоретические положения легли в основу математических вычислений Эратосфена Киренского?

2.Почему поток солнечного света, падающий на Землю, рассматривается как параллельный поток лучей?

1.2. Две грани культуры

Деление культуры на естественную и гуманитарную грани обусловлено особенностями мышления и исторической эволюцией культуры. Левое и правое полушария головного мозга действуют согласованно, но выполняют некоторые специфические функции. Идеальная потребность познания мира удовлетворяется через целостное, объемное, образное восприятие мира, эмоции. Эту функцию выполняет правое полушарие. Логическое постижение мира осуществляется при участии левого полушария через расчленение целого на части (анализ) и соединение частей в целое (синтез). Врожденная склонность людей увлекаться точными науками или искусством сыграла не последнюю роль в выделении естественной и гуманитарной граней культуры.

К сожалению, узко прагматическая установка на разграничение гуманитарных и естественных частей общей культуры представляет серьёзную опасность. На это обстоятельство обратил внимание еще в середине XX века английский физик и писатель Ч.П. Сноу в работе «Две культуры и научная революция» [20, с.195−228]. По его мнению, на одном полюсе существует культура, созданная наукой. Она действительно существует как определенная культура не только в интеллектуальном, но и в антропологическом смысле. Биологов, физиков других специалистов естественных наук объединяет общее отношение к миру; у них одинаковый стиль и одинаковые нормы поведения, аналогичные подходы к проблемам и родственные исходные позиции. Эта общность прокладывает себе путь наперекор всем другим внутренним связям: религиозным, политическим, классовым. На другом полюсе отношение к жизни гораздо более разнообразно. Художественная интеллиген

9

ция представляет традиционную культуру во всех её проявлениях. К сожалению, профессиональный язык естествоиспытателей, как правило, непонятен

Гуманитарная грань культуры

гуманитариям. И, наоборот, естествоиспытатели весьма далеки от традиционной культуры. Уничтожение пропасти между двумя культурами одинаково необходимо и во имя интеллектуального оздоровления общества, и для решения самых насущных практических задач. «Пока эта пропасть существует, общество не в состоянии мыслить здраво»,−добавляет Ч.П. Сноу.

Итак, следует признать, что существуют две культуры: культура естествознания с доминантой научного метода, включающая науки о природе, технику и т.д.; культура гуманитарная, включающая искусство, литературу, науки об обществе и внутреннем мире человека. Связующим звеном должна стать современная философия. Пока философии мало что удается в силу переживаемого ею кризиса и небольшой популярности. Да и сама наука испытывает трудности. После Хиросимы и Чернобыля в среде гуманитариев возник устойчивый антинаучный синдром [2,11].

Есть только один выход−изменить существующую систему образования [20, с.207]. Язык науки должен быть доступен гуманитариям. Художественная интеллигенция более тщеславна, поэтому её потери становятся более серьезными при отсутствии знаний основ естественных наук. Она ведет себя так, «как будто современная научная модель физического мира по своей интеллектуальной глубине, сложности и гармоничности не является наиболее прекрасным и удивительным творением человеческого разума! А ведь большая часть художественной интеллигенции не имеет об этом творении ни малейшего представления. И не может иметь, если бы даже захотела. Создается впечатление, что в результате огромного числа последовательно проводимых

10

экспериментов отсеялась целая группа людей, не воспринимающих какие-то определенные звуки. Разница только в том, что эта частичная глухота не врожденный дефект, а результат обучения или, вернее, отсутствия обучения. Что же касается самих полуглухих, то они просто не понимают, чего они лишены» [20, с.204]. Необходимость знания традиционной культуры относится и к ученым. Отсутствие таковой снижает интеллектуальный потенциал. Из-за этого страдает их образное мышление. Они обкрадывают самих себя.

Было бы забавно наблюдать бегущего человека, который тренировал и развивал мышцы одной ноги, совершенно не развивая мышцы другой. Физическая хромота сродни «интеллектуальной хромоте». Левое и правое полушария должны развиваться гармонично. А это возможно, с одной стороны, при активной тренировке рационального, логического мышления. Оно развивается при изучении точных наук. С другой стороны, необходимо удовлетворять идеальную потребность образного восприятия мира, эмоции, приобщаясь к традиционной культуре.

Вопросы для проверки знаний

1.Как вы считаете, необходима ли ранняя специализация при обучении детей в школах и лицеях гуманитарного или естественного профиля?

2.Известны ли вам выдающиеся деятели, которые проявили блестящие способности и в гуманитарной, и естественно-научной областях культуры?

3.Почему математика занимает особое положение среди других наук?

4.Какие из перечисленных целей (заработать на жизнь, раскрыть тайны природы, вращаться в кругу интеллектуалов, работать в сфере науки только при условии, что будут хорошо платить; работать в сфере науки при любой зарплате, потому, что интересна сама работа) вы выберете, если захотите посвятить себя научной работе?

5.Кто несет ответственность за использование научных открытий в военных целях?

1.3. Наука и нравственность. Воспитание и образование

Образование−это процесс формирования системы знаний, умений и навыков. Система знаний, умений и навыков передается от поколения к поколению в виде тех духовных богатств, которые накопило человечество. Образование включает науки о природе, обществе, искусстве. Есть смысл кардинально расширить фундаментальность образования как образования, дающего целостное видение природы, человека и общества. Особый интерес в этом отношении представляет научное направление−синергетика. Она прокладывает путь к построению единой теории самоорганизации в сложных системах, стремится единым образом описать процессы в неживой и живой природе, в отдельном организме и обществе.