kse
.pdfВОЛГОГРАДСКАЯ АКАДЕМИЯ ГОСУДАРСТВЕННОЙ СЛУЖБЫ
УПРАВЛЕНИЕ ДИСТАНЦИОННОГО ОБРАЗОВАНИЯ
МУХА Т.П.
КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО
ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ
ВОЛГОГРАД
2000
Содержание
Введение
Раздел 1. Естествознание в системе науки и культуры Тема 1.1. Взаимосвязь и взаимообусловленность науки и культуры
1.1.1.Наука как феномен культуры
1.1.2.Специфика современной науки
1.1.3.Модели развития науки Контрольные вопросы Литература Контрольные задания к теме 1.1.
Тема 1.2. Возникновение и развитие естественных наук
1.2.1.Предмет естествознания: цели, задачи, закономерности и особенности развития
1.2.2.Методы естествознания, их классификация
1.2.3.Стадии и периоды развития естествознания
1.2.4.Математизация и кибернетизация современного естествознания Контрольные вопросы Литература Контрольные задания к теме 1.2.
Тема 1.3. Естественнонаучные картины мира
1.3.1.Понятие научной картины мира
1.3.2.Античная и средневековая картины мира
1.3.3.Механическая картина мира
1.3.4.Электромагнитная картина мира Контрольные вопросы Литература Контрольные задания к теме 1.3. Глоссарий к разделу 1.
Раздел 2. Современное естествознание о микро- , макро- и мегамирах Тема 2.1. Современная физическая картина мира
2.1.1.Физическая материя и физическая реальность
2.1.2.Системность и структурность физической материи
2.1.3.Краткая характеристика элементарных частиц
2.1.4.Кварковая модель структуры адронов
2.1.5.Краткая характеристика физического вакуума и виртуальных частиц Контрольные вопросы Литература Контрольные задания к теме 2.1.
Тема 2.2. Развитие концепции атомизма
2.2.1.Формирование представлений о дискретности материи от античности до XX в.
2.2.2.Планетарная модель строения атома и постулаты Н. Бора
2.2.3.Значение атомистической концепции в современном естествознании Контрольные вопросы Литература Контрольные задания к теме 2.2.
Тема 2.3. Учение о взаимодействии и движении в современной физике
2.3.1.Взаимодействие и движение как атрибуты материи
2.3.2.Краткая характеристика форм движения и взаимодействия
2.3.3.Необходимость создания единой теории взаимодействий Контрольные вопросы Литература Контрольные задания к теме 2.3.
Тема 2.4. Фундаментальные принципы и законы в современной физике
2
2.4.1.Проблема детерминизма и причинности
2.4.2.Механический детерминизм и физические теории динамического характера
2.4.3.Вероятностный детерминизм и статистические теории и законы
2.4.4.Проблема соотношения динамических и статистических законов и закономерностей
2.4.5.Фундаментальные принципы и законы сохранения
Контрольные вопросы Литература Контрольные задания к теме 2.4.
Тема 2.5. Концепция пространства и времени в современной науке
2.5.1.Развитие представлений о пространстве и времени
2.5.2.Свойства пространства и времени
2.5.3.Качественное многообразие форм пространства и времени Контрольные вопросы Литература Контрольные задания к теме 2.5.
Тема 2.6. Проблемы современной космологии
2.6.1.Предмет космологии, сложность ее объектов
2.6.2.Современные представления о структурной организации материи в космосе
2.6.3.Космологические модели Вселенной
2.6.4.Гипотеза Большого Взрыва и эволюция Вселенной Контрольные вопросы Литература Контрольные задания к теме 2.6.
Тема 2.7. Основные концепции в современной химии
2.7.1.Становление и развитие химической картины мира
2.7.2.Концептуальные системы знаний в химии, их краткая характеристика Контрольные вопросы Литература Контрольные задания к теме 2.7.
Тема 2.8. Концепция самоорганизации в современном естествознании
2.8.1.Понятие о самоорганизации
2.8.2.Синергетика теория самоорганизации
2.8.3.Неравновесная термодинамика, теория катастроф и критичности Контрольные вопросы Литература Контрольные задания к теме 2.8.
Глоссарий к разделу 2.
Раздел 3. Современное естествознание о живой природе Тема 3.1. Фундаментальные проблемы современной биологии
3.1.1.Современная биология: цели, задачи, проблемы
3.1.2.Сущность жизни и специфика живого Контрольные вопросы Литература Контрольные задания к теме 3.1.
Тема 3.2. Мир живого
3.2.1.Особенности организации живой материи
3.2.2.Краткая характеристика уровней организации живой материи
3.2.3.Современные концепции биосферы Контрольные вопросы Литература Контрольные задания к теме 3.2.
3
Тема 3.3. Современные представления о возникновении жизни на Земле
3.3.1.Развитие представлений о возникновении жизни
3.3.2.Концепция абиогенеза или биохимической эволюции А.И. Опарина
3.3.3.Концепция «голого гена» Д. Холдейна и взгляды В.И. Вернадского по вопросу о возникновении жизни
Контрольные вопросы Литература Контрольные задания к теме 3.3.
Тема 3.4. Концепция эволюции в биологии
3.4.1.Развитие представлений об эволюции живой природы
3.4.2.Ламаркизм и дарвинизм
3.4.3.Главные направления развития эволюционной теории в конце XIX — начале XX
вв.
3.4.4.Синтетическая теория эволюции Контрольные вопросы Литература Контрольные задания к теме 3.4.
Тема 3.5. Генетика и механизмы эволюционного процесса
3.5.1.Основные понятия генетики
3.5.2.Генетическая сущность эволюции
3.5.3.Наследственная изменчивость — элементарный материал для эволюции
3.5.4.Популяция — элементарная единица эволюции
3.5.5.Основные правила эволюции Контрольные вопросы Литература Контрольные задания к теме 3.5.
Тема 3.6. Концепции антропогенеза
3.6.1.Развитие взглядов по вопросу о происхождении человека
3.6.2.Основные предпосылки антропогенеза
3.6.3.Человек как биологическое и социальное существо Контрольные вопросы Литература Контрольные задания к теме 3.6.
Тема 3.7. Человек и природа: взаимодействие и сосуществование
3.7.1.Значение современной экологии в жизни цивилизации
3.7.2.Биология охраны природы
3.7.3.Экологическая дифференциация человечества Контрольные вопросы Литература Контрольные задания к теме 3.7.
Тема 3.8. Экология и здоровье
3.8.1.Особенности экологии городов
3.8.2.Болезни цивилизации
3.8.3.Влияние загрязнения окружающей природной среды на здоровье человека Контрольные вопросы Литература Контрольные задания к теме 3.8.
Тема 3.9. Понятие о биоэтике и устойчивом развитии человечества
3.9.1.Биоэтика — наука о нравственном отношении к живому
3.9.2.Концепция устойчивого оберегаемого развития человечества
3.9.3.Парадигма единой культуры. Наука и будущее человечества
4
Контрольные вопросы Литература Контрольные задания к теме 3.9. Глоссарий к разделу 3
Ответы к контрольным задания по темам
ВВЕДЕНИЕ
«Для нас наука естествознания – тот рычаг Архимеда, который единственно способен повернуть весь мир лицом к солнцу разума»
М. Горький.
Дисциплина «Концепции современного естествознания» представляет собой единый монолит общепризнанных в XX веке гипотез, моделей, представлений (из чего собственно и складываются концепции) об окружающем мире в его естественном состоянии.
Закономерность введения этой дисциплины в учебные программы высшей школы продиктована необходимостью более широкого и глубокого образования будущих специалистов, особенно гуманитарного профиля.
Профессионалы завтрашнего дня должны быть всесторонне образованными и развитыми личностями, способными к решению нестандартных задач, вооруженными для этого научной методологией, а главное современными знаниями, основанными на данных, как естественных наук, так и новых междисциплинарных наук, связанных с естествознанием (кибернетика, синергетика, социальная экология, биология охраны природы и др.).
Изучение «Концепций современного естествознания» должно способствовать и формированию научного мировоззрения как фундамента, от которого может отталкиваться теоретическое мышление, необходимое в любой профессиональной деятельности.
Всоответствии с этими требованиями весь курс изучаемой дисциплины разбит на три раздела.
Впервом разделе обобщен материал о культуре и науке в целом, их возникновении, специфике развития, взаимосвязи и взаимозависимости. Конкретно рассмотрены вопросы возникновения естествознания, стадии и этапы его становления. Особое внимание обращено на математизацию и кибернетизацию современного естествознания. В связи с развитием естественных наук рассматриваются и естественнонаучные картины мира, оформившиеся в разные эпохи появления новых знаний о природе и ее законах.
Во втором разделе анализируются материалы, характеризующие физическую материю, уровни ее организации и свойства. Изложены концепции атомизма и детерминизма, концепция пространства и времени, гипотеза Большого взрыва и эволюции Вселенной, основные концепции современной химии и концепция самоорганизации.
Третий раздел посвящен живой материи. В нем обращено внимание на сущность жизни и специфику живого. Рассмотрены особенности организации живой материи, основные концепции ее возникновения и развития (эволюции). В этом же разделе анализируются концепции антропосоциогенеза и проблемы соотношения биологического и социального в человеке. Показано возрастание негативной антропогенной деятельности людей и как следствие ухудшение экологической обстановки и здоровья человека. Дается представление о биоэтике, рациональном природопользовании, об устойчивом оберегаемом развитии всего человечества и о парадигме единой культуры.
Целью пособия является реальная помощь в овладении предметом естествознания студентам, изучающих курс «Концепции современного естествознания» дистанционно.
5
Пособие написано в соответствии с Государственным общеобразовательным стандартом с учетом появившихся в последнее время наработок (примерных учебных программ, учебных пособий и учебников). Содержательная его часть, контрольные вопросы и контрольные задания разработаны на основе лекционных курсов, читаемых автором на разных факультетах Волгоградской академии государственной службы (ВАГС) всех форм обучения, а также в институте переподготовки и повышения квалификации ВАГС.
Излагаемые в пособии материалы подобраны и расположены так, что студенты, изучающие курс, не только ознакомятся с основными естественнонаучными концепциями, гипотезами и представлениями, но и проследят их становление, что, несомненно, поможет им глубже понять и практически освоить основы естественнонаучного знания.
Желаю успехов и удач в нелегком труде овладения знаниями!
РАЗДЕЛ 1. ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ В СИСТЕМЕ НАУКИ И КУЛЬТУРЫ ТЕМА 1.1. ВЗАИМОСВЯЗЬ И ВЗАИМООБУСЛОВЛЕННОСТЬ НАУКИ И
КУЛЬТУРЫ
1.1.1. Наука как феномен культуры В настоящее время существует до 500 определений культуры. Наш соотечественник,
крупный социолог П.А. Сорокин характеризует культуру как систему ценностей, с помощью которых общество интегрируется, поддерживает функционирование и взаимосвязь своих институтов.
Можно сказать, что культура — это осуществляемая в сферах материального и духовного производства, активная творческая деятельность людей по освоению мира, в процессе которой производятся, сохраняются, обмениваются и потребляются общественно значимые материальные и духовные ценности, а также совокупность самих этих ценностей, опредмечивающих творческую деятельность людей.
Культура призвана удовлетворять познавательные потребности человека, стремления его к знаниям о мире, о месте в нем человека. Именно поэтому система взглядов на объективный мир и место в нем человека, а также обусловленные этими взглядами ценностные ориентации и принципы познания выступают признаками того или иного типа культуры.
Например, в первобытнообщинной культуре мы имеем дело с целостным нерасчлененным восприятием действительности (не случайно позитивные знания, религиозные верования, искусство представляют в первобытном обществе как бы единое целое). В феодальной культуре проявляется уже тенденция к ее дифференциации (возникают отдельные виды познавательной деятельности).
Первобытное общество развивалось чрезвычайно медленно, сумма его знаний от поколения к поколению возрастала неощутимо для членов этого общества. Недостаток знаний народная фантазия компенсировала в созданных ею сказаниях и преданиях. Эти сказания и предания принято называть мифами ( от греч. — предание, сказание, рассказ).
Миф — создание людей, стремившихся осмыслить мир, найти в нем взаимосвязи, отыскать причины и следствия. Миф — первое донаучное объяснение мира, нераздельно слитое с мироощущением. Как объяснение мира — миф предшествовал науке, зачатки которой зародились внутри него.
Корни же современной науки нужно искать в Древней Греции. Нобелевский лауреат, акад. Н.Н. Семенов отмечал: «Совершенно особое место занимает культура Древней Греции. Хотя имеется древнегреческая мифология, но нет древнегреческой религии. И именно там это желание познать мир явилось источником возникновения грандиозного здания древнегреческой и вообще классической философии, которая заложила фундамент последующего развития всей интеллектуальной культуры Европы».
Именно культура Древней Греции была источником современной науки. Наука возникла как феномен (редкое, исключительное, яркое явление).
6
Наука — это особый рациональный способ познания мира, это систематизированные знания о мире, основанные на эмпирической проверке или математическом доказательстве.
Науку в целом можно рассматривать с трех точек зрения: как особую систему знаний; как особую систему общественных организаций и учреждений, вырабатывающих, хранящих, распространяющих и внедряющих эти знания; как особый вид деятельности – систему научных исследований, удовлетворяющих особым критериям и проводимых по своим особым правилам.
Вразвитии науки можно выделить два этапа. Первый — становление логически и методически осознанной науки (греческая наука и параллельно ей зачатки научного познания мира в Китае и Индии в VI - VII в. до н.э.).
Вторым важнейшим рубежом в развитии науки стали XVI - XVII столетия — рубежом, с которого начинается отсчет возраста науки, считая, что только с этого времени она заслуживает носить свое имя в нашем современном понимании. Эта наука возникла в недрах новоевропейской цивилизации.
ВДревней Греции наука была умозрительным исследованием, мало связанным с практическими задачами (все работы выполняли рабы). Только с XVII века наука стала рассматриваться в качестве способа увеличения благосостояния населения и обеспечения господства человека над природой.
Стиль науки с тех пор характеризуют две черты: 1.Опора на эксперимент и математику;
2.Господство аналитического подхода, направляющего мышление на поиск простейших далее неразложимых элементов реальности.
Благодаря соединению этих двух основ возникло причудливое сочетание рационализма и чувственности. Это произошло в Европе IVII века. Причина возникновения науки — своеобразный тип новоевропейской культуры, соединившей в себе чувственность с рациональностью; чувственность, не дошедшую, как скажем в китайской культуре, до чувствительности; и рациональность, не дошедшую до духовности (как у древних греков).
Знания об окружающем мире подразделяются на два больших раздела: 1.Естественнонаучное — знания о природе; 2.Гуманитарное — знания о позитивно-значимых ценностях бытия индивида,
группы людей, всего общества в целом.
Всоответствии с этим английский писатель Ч. Сноу сформулировал альтернативу двух культур: научно-технической (или естественнонаучной) и художественногуманитарной. В соответствии с этим:
естественнонаучная культура — это знания, полученные в процессе изучения природы; основывается на естествознании;
гуманитарная культура — основывается на знаниях гуманитарных наук о позитивнозначимых ценностях бытия человека, таких как этика, религиоведение, педагогика, философия, юриспруденция, искусствознание и др.
В60-е гг. велись жаркие споры между «физиками» и «лириками» как представителями разных культур. Эти дискуссии показали несостоятельность притязаний и тех и других на монопольное обладание истиной. И те, и другие пришли к выводу о взаимосвязи двух культур и тенденции к их интеграции.
Эта взаимосвязь заключается в следующем:
1.Обе культуры имеют единую основу, выраженную в потребностях и интересах человека и человеческого общества в создании оптимальных условий для самосохранения и совершенствования;
2.Осуществляют взаимообмен достигнутыми результатами (появляется этика естествознания, рационализация гуманитарной культуры);
3.Взаимно координируют в историко-культурном процессе;
4.Являются самостоятельными частями системы знаний науки;
7
5.Имеют основополагающую ценность для человека, т.к. он выражает единство природы и общества.
1.1.2. Специфика современной науки Современная наука охватывает огромную область знаний — около 15 тыс.
дисциплин, которые в различной степени отдалены друг от друга. Научных журналов насчитывается несколько сотен тысяч. В XX веке научная информация за 10-15 лет удваивается. Более 90% всех важнейших достижений научно-технического уровня приходится на XX век.
Наука XX в. требует нового подхода, новой философской концепции научных знаний. Ее можно назвать концепцией синтагмы (от греч. sintagma — нечто соединенное).
Синтагма — это особая система знаний, построенная из разнородных по своему происхождению подсистем, объединяемых для решения определенного комплекса нестандартных задач, не поддающихся решению на основе какой-либо одной или нескольких научных дисциплин.
Образование синтагм происходит не путем механического сближения различных дисциплин, а путем выделения из них определенных блоков знаний, которые как бы нанизываются на определенный проблемный спектр и используются для решения нестандартного комплекса задач.
В качестве примеров синтагматических систем знаний можно указать современную экологию, теорию социального управления и т.д. Можно утверждать, что на современном этапе развития общества, технологий и науки синтагмы знаний приобретают все большее значение и им, вероятно, будет принадлежать центральное место в обозримом будущем.
Проблемный метод организации знаний, при котором разнородные знания, методы и сообщества специалистов группируются не по дисциплинам и окостеневшим парадигмам, а по динамичным, быстро сменяющимся синтагмам, станет, по всей видимости, новой доминирующей формой развития науки.
Всю специфику современной науки можно отобразить 6 диалектическими парами черт, которые отличают ее от других сфер деятельности:
1.Универсальность знаний (т.е. истинность их для всего человечества); 2.Фрагментарность (наука изучает не все бытие в целом, а его фрагменты); 3.Общезначимость (знания пригодны для всех людей, а язык науки однозначный); 4.Обезличенность (на конечный результат не влияют ни национальные, ни
индивидуальные особенности ученого); 5.Систематичность (наука имеет определенную структуру);
6.Незавершенность (знание не может достичь абсолютной истины, после которой нечего будет исследовать);
7.Преемственность (новые знания всегда связаны со старыми); 8.Критичность (всегда готова ставить под сомнение и пересматривать любые
результаты – иначе она не развивалась бы); 9.Достоверность (выводы науки всегда проверяемы);
10.Внеморальность (научные исследования нейтральны в морально-этическом
плане);
11.Рациональность (получает знания на основе рациональных действий и законов логики и доходит до формулирования теорий и их положений, выходящих за рамки эмпирического уровня);
12.Чувственность (результаты ее требуют эмпирической проверки с использованием восприятия и только после этого признаются достоверными).
По мнению ученых, наука будущего (постмодернистская) будет обладать следующими чертами:
1.Будет иметь свое определенно осознанное место в общей системе человеческой культуры и мировоззрения.
8
2.В ней будет усиливаться процесс гуманизации, приводящий ко все большей интеграции знаний.
3.Будет ориентирована на постоянное обновление и открыта инновациям.
4.В ней утвердится идея глобального эволюционизма вместе с идеями нелинейности, самоорганизации, вариативности развития мира.
5.Стирание граней между естественными, общественными и техническими науками. 6.Интенсификация междисциплинарных исследований, дальнейшее развитие
синергетики, кибернетики, биологии охраны природы.
1.1.3. Модели развития науки
Первая модель развития науки появилась в конце XIX в. Она рассматривала развитие науки как кумулятивный процесс, т.е. процесс накопления знаний. Она строилась на идее, что каждый последующий шаг в науке можно сделать, лишь опираясь на предыдущие достижения. Новое знание всегда совершеннее старого, из-за этого предшествующее развитие науки всегда является лишь подготовкой ее современного состояния. Поэтому значение имеют только знания, которые соответствуют современным теориям. Эти идеи были наиболее полно сформулированы в работах Э. Маха и П. Дюгема.
Вторая модель основана на идеи непрерывности развития и особенности, уникальности отдельных периодов в развитии науки. Эта точка зрения была представлена в знаменитой работе американского историка и философа Т. Куна в 60-е гг. XX в.
Т. Кун ввел в методологию новое понятие «парадигма» (буквально образец). Парадигма — признанные всеми научные достижения, которые в течение некоторого времени определяют видение мира и предлагают научному сообществу модель постановки проблем и их решений. Парадигма — это научное мировоззрение, которое позволяет на данном этапе осуществлять познание природы. Парадигма определяет дух и стиль научных исследований. Ее содержание отражено в учебниках, в фундаментальных трудах ученых, основные идеи проникают в массовое сознание.
В истории науки можно выделить 4 парадигмы: динамика Аристотеля; астрономия Птолемея; механика Ньютона; парадигма Эйнштейна. Развитие парадигмы есть приращение знания. Это по Куну «нормальная наука».
Смена парадигмы происходит в результате научной революции. Эта смена не носит линейного характера. Развитие науки похоже на развитие кактуса, прирост которого начинается с любой точки его поверхности. Где начнется рост новой парадигмы — непредсказуемо принципиально!
Научная революция — переворот, изменение всех элементов в науке (фактов и их объяснений, законов, методов, теорий), т.е. изменение единой научной картины мира.
Первая научная революция — аристотелевская. Ее отличительные черты: 1.Наука не была точной и не нуждалась в точности; 2.В науке не было предмета познания (созерцание всего!); 3.Отсутствовал эксперимент;
4.Не было научной картины мира. В донаучной картине мира природа не выделялась и отдельно не рассматривалась;
5.Греческий космос представлял собой упорядоченное, структурное образование; 6.Греческая наука отличалась абстрактностью, пассивностью, созерцательностью. Вторая научная революция (IVI – IVIII вв.) ознаменовала переход от
геоцентрической к гелиоцентрической системе мира. В этот период происходит становление классического естествознания, связанного с именами Коперника, Галилея, Кеплера, Ньютона. Но революцию в целом называют ньютоновской. Ее отличительные черты:
1.Математизация науки;
2.Использование эксперимента; 3.Разрушение представления о космосе как о завершенном и гармоничном мире;
4.Развитие механики и формирование механической картины мира.
9
Третья научная революция (XIX – XX вв.) — эйнштейновская. В этот период формулируются основные положения общей и специальной теорий относительности, квантовой механики, обосновывается вероятностный характер микромира. Формируется неклассическое естествознание и в его рамках квантовая хромодинамика.
Внастоящее время намечается четвертая научная революция. Она связана с появлением и оформлением идеи самоорганизации в живой и неживой природе.
И, наконец, третья модель развития науки — «кейс стадис» или ситуационные исследования. Это направление формируется с 70-х гг. XX в.
Вэтой модели ставится задача понять прошлое событие не как обладающее какимито общими чертами с другими событиями, а как неповторимое, невопроизводимое в других условиях. Если раньше исследователь стремился изучить как можно больше фактов, чтобы обобщить и вывести общие закономерности, то теперь он изучает факт как событие.
В«кейс стадис» элементарное событие не приобщается к другим (прошлым, всеобщим), а наоборот, это всеобщее обнаруживается в нем самом. Это, как считают ученые, диалогичные отношения, где речь идет о сосуществовании разных теорий и парадигм.
Контрольные вопросы
1. Что такое культура?
2.Что такое наука?
3.Когда и где возникла наука?
4.Почему науку называют феноменом культуры?
5.В чем суть альтернативы двух культур?
6.Можно или нельзя проводить жесткое разграничение естественнонаучной и гуманитарной культур? Почему?
7.В чем состоит специфика современной науки?
8.Что такое синтагм?
9.Какими чертами будет обладать постмодернистская наука?
10.Какие модели развития науки Вы знаете?
11.Как связаны понятия «парадигма» и «научная революция»?
12.Какие парадигмы можно выделить в истории науки и какие вы знаете научные революции?
Литература
1.Григорьев В.И. Наука в контексте культуры. — М., 1981.
2.Кассирэр Э. Естественнонаучные понятия и понятие культуры //Вопросы философии. — 1995. — №8.
3.Кун Т. Структура научных революций /Пер. с англ.— М., 1975.
4.Сноу Ч. Две культуры. — М., 1973.
Контрольные задания к теме 1.1.
№1. Свяжите понятие «культура» с другими родственными понятиями. Дайте определение культуре.
№2. Выберите правильный ответ.
Настоящая наука возникла: а) в Древней Греции; б) в XVI — XVII вв. в) в XX в.
№3. Назовите автора модели развития науки, в которой формируются парадигмы, сменяемые научными революциями.
№4. Вставьте в предложение нужное по смыслу слово: «Наука выполняет роль …, благодаря высокому уровню развития естествознания, которое лежит в фундаменте научного знания».
№5. Выберите правильный ответ.
Смена парадигм в науке происходит в результате: а) научных революций; б) постепенного вытеснения старых знаний новыми; в) формулирования новых теорий и открытие новых законов.
№6. Назовите ученых Древней Греции, первых философов – естествоиспытателей.
№7. Закончите предложение.
10